【正文】 把低字節(jié)放在前面，高字節(jié)放在后面，然后加在整條信息的后面，即：Header + data + 0x04 0x03數(shù)據(jù)示例：SOH, ID, COMPL ID, LENGTH, U, G, P, S,, 0, 0, 0, CKSUM(MSB) (SYNTAX) 01, 63, 192, 08, 85, 71, 80, 83, 45, 48, 48, 48, 772 (DECIMAL) 01H, 3FH, C0H, 08H, 55H, 47H, 50H, 53H, 2DH, 30H, 30H, 30H, 04H, 03H (HEXADECIMAL)ALLSTAR 提供來(lái)許多指令及數(shù)據(jù)，但常用的只有幾條，其余的保持出廠設(shè)置即可，常用的有：ID 222 、 2343 、44788 8101112 等，其中：基于 ARM 的 GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第二章 嵌入式系統(tǒng)與全球定位系統(tǒng)17ID 20：請(qǐng)求當(dāng)前位置信息； ID 22：請(qǐng)求星歷數(shù)據(jù)；ID 23：請(qǐng)求原始測(cè)量數(shù)據(jù)； ID 33：衛(wèi)星信息。本系統(tǒng)使用 SAMSUNG ARM9 S3C2440A 作為 CPU 搭建的系統(tǒng)平臺(tái) [12]，其主要性能如表 所示：基于 ARM 的 GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第三章 GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案22表 SAMSUNG ARM9 S3C2440A 的主要性能開發(fā)板硬件資源CPU 三星 S3C2440A，主頻 400MHz，可倍頻至 533MHz內(nèi)存 64M，可根據(jù)需要擴(kuò)展到 128M NAND Flash 標(biāo)配 128M，可更換為 16M、32M、64M NOR Flash 一片 4M NOR Flash 串口 一個(gè)五線異步串口，一個(gè)三線串口，一個(gè)三線擴(kuò)展引出 存儲(chǔ)接口 一個(gè) SD 卡接口,一個(gè) IDE 接口可直接掛接硬盤 LCD 和觸摸屏接口 集成了 4 線電阻式觸摸屏接口的相關(guān)電路目前支持 寸、 寸、 寸、8 寸 TFT 液晶屏，可為多款液晶提供電壓支持 電源接口 5V 電源供電，帶電源開關(guān)和指示燈 AD 轉(zhuǎn)換 一個(gè)可調(diào)電阻接到 ADC 引腳上用來(lái)驗(yàn)證模數(shù)轉(zhuǎn)換 EEPROM 一片 IIC 接口的 EEPROM其他 五個(gè)用戶按鍵,五個(gè)用戶 LED,一個(gè) PWM 控制蜂鳴器基于 ARM 的 GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第三章 GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案23平臺(tái)分為兩部分，一部分是為了增加通用性而獨(dú)立出來(lái)的核心板，上面包括了CPU、內(nèi)存等關(guān)鍵部分，并且作用專注于計(jì)算的核心；另外一部分是擴(kuò)展的接口部分，稱之為“底板” ，把核心板上提供的功能轉(zhuǎn)為日常通用的接口，比如核心板提供了 USB 功能，但不能直接使用，需要擴(kuò)展為實(shí)際應(yīng)用的 USB 接口，那么接口就放在了底板上。整個(gè)系統(tǒng)的硬件分為兩大部分：一部分是主機(jī)部分，即控制、存儲(chǔ)、顯示、通信等功能模塊；另一部分是數(shù)據(jù)源，即 GPS 模塊。它采用了AMBA（ADVANCEDMICROCONTROLLER BUS ARCHITECTURE） ，這是一種全新的總線設(shè)計(jì)，提供完整的系統(tǒng)外圍使得 S3C2440A 能夠盡可能的減少系統(tǒng)整體成本和另外的設(shè)備組件。液晶具有無(wú)閃爍，體積小，功耗低，適用范圍廣等特點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)逐步取代傳統(tǒng)的 CRT 成為了一種常用的顯示方式。如果兩路電源電壓都很低時(shí)報(bào)警，并采取相應(yīng)措施，如保存現(xiàn)有數(shù)據(jù)及狀態(tài)，適當(dāng)時(shí)間自動(dòng)關(guān)閉儀器。 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)GPS 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到主機(jī) Flash 中后，連接電腦可以把數(shù)據(jù)拷貝到臺(tái)式電腦中，為了便于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查看和處理，一般把數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換為 RINEX 格式（The Receiver Independent Exchange Format 與接收機(jī)無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)交換格式） [20]。接口電路板把由鋰電池 轉(zhuǎn)為 5V 的電源供給 OEM 板，這樣OEM 板的電源方面就可以完全滿足；OEM 的串口 串口 2 都是標(biāo)準(zhǔn) RS232 的，這樣串口只需要 3 根線 Tx、Rx、GND 即可通信，電路板的 PCB 圖如圖 所示：基于 ARM 的 GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)37圖 GPS OEM 接口板 PCB 圖實(shí)物如圖 所示:圖 GPS OEM 接口板實(shí)物圖基于 ARM 的 GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)38第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中的軟件分為兩大部分，一是運(yùn)行在嵌入式系統(tǒng)中的下位機(jī)軟件，其主要的功能是采集串口數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，把目標(biāo)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為文件，供后續(xù)處理使用；另一部分是運(yùn)行于臺(tái)式電腦中的上位機(jī)軟件，其主要功能是分析采集的數(shù)據(jù)文件，進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。電路原理如圖 所示：圖 液晶外圍電路LTV350QVF04 自帶的 4 線觸摸屏電路如圖 所示：基于 ARM 的 GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)34圖 觸摸屏電路 鍵盤鍵盤是標(biāo)準(zhǔn)的輸入設(shè)備，用以進(jìn)行人機(jī)交互。JS28F320J3D75 芯片接入系統(tǒng)的電路如圖 所示：基于 ARM 的 GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)31圖 JS28F320J3D75 外部電路 接口轉(zhuǎn)換電路藍(lán)牙、其他控制設(shè)備與主機(jī)的通信都采用串口方式。GPS 功能模塊通過(guò)串口與ARM 接口板進(jìn)行通信，運(yùn)行于 ARM 上的軟件發(fā)送指令控制 GPS 模塊，而 GPS 模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)流交給軟件進(jìn)行解析和運(yùn)用，連接的原理如圖 所示：基于 ARM 的 GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)27圖 主機(jī)連接原理 底板電源電路底板使用 5V/ 直流進(jìn)行供電，帶電源開關(guān)和指示燈，可為多款液晶提供電壓支持。軟件的工作流程如圖 所示：基于 ARM 的 GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第三章 GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案24圖 軟件的工作流程軟件的數(shù)據(jù)處理流程如圖 所示：基于 ARM 的 GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第三章 GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案25圖 軟件的數(shù)據(jù)處理流程軟件實(shí)現(xiàn)的功能是：運(yùn)行在 下，監(jiān)測(cè)串口數(shù)據(jù)，當(dāng)檢索到是 GPS 數(shù)據(jù)時(shí)，進(jìn)行兩種處理：一是對(duì)位置信息進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)行地學(xué)應(yīng)用；另外是保持原始測(cè)量數(shù)據(jù)，將來(lái)下載到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行軟件后處理。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理如圖 所示：圖 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)基于 ARM 的 GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第三章 GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案19系統(tǒng)采用的主要器件性能指標(biāo)為：CPU： 三星 S3C2440A，主頻 400MHz內(nèi)存： 64M串口： 3 個(gè) RS232電源: 4000mAH 鋰電池液晶屏： 寸 TFT 彩色觸摸屏GPS 芯片： 12 并行通道 ALLSTAR 測(cè)量原理 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)概述系統(tǒng)整個(gè)硬件部分分為 4 個(gè)模塊：數(shù)據(jù)源、用戶界面、數(shù)據(jù)鏈、數(shù)據(jù)處理核心，所有的部件集成在一起，示意圖如圖 ：圖 硬件部分示意圖（1）數(shù)據(jù)源要得到 GPS 數(shù)據(jù)，必須使用 GPS 天線把微弱的 GPS 衛(wèi)星信號(hào)從各種無(wú)線電信號(hào)中檢出，并放大到一定強(qiáng)度后通過(guò)射頻電纜傳遞給 GPS 芯片。這樣，當(dāng) CPU 對(duì) OEM 發(fā)送指令時(shí)，OEM 板能夠正確識(shí)別并按照需要進(jìn)行工作；而 OEM 發(fā)送的包含位置信息的數(shù)據(jù)流也必須按照約定的格式進(jìn)行發(fā)送，這樣CPU 可以進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，得到所需的數(shù)據(jù)資料。其中，方向性圖是指輻射能量在空間分布狀態(tài)的三維立體圖；極化性是指無(wú)線電波的電場(chǎng)矢量所指的最大輻射方向。距離 = 速度 時(shí)間，GPS的測(cè)距方法與一般的紅外測(cè)距儀本質(zhì)上沒(méi)有區(qū)別，不過(guò)，用戶是不會(huì)發(fā)出任何無(wú)線電波的，所有的信號(hào)都是衛(wèi)星發(fā)出來(lái)的，用戶只要接收即可。GPS 系統(tǒng)的地面監(jiān)控部分監(jiān)控著 GPS 衛(wèi)星的運(yùn)作狀態(tài)及它們?cè)谔罩械木_位置，主地面控制站更負(fù)責(zé)傳送衛(wèi)星瞬時(shí)常數(shù) (Ephemera39。（3）擴(kuò)展設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序支持基于 ARM 的 GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第二章 嵌入式系統(tǒng)與全球定位系統(tǒng)11高級(jí)技術(shù)附加數(shù)據(jù)包接口（Advanced technology Attachment Packet Interface，ATAPI）磁盤驅(qū)動(dòng)程序，提供了 CD 和 DVD 的“讀”支持。 5Microsoft WindowsCE[7]是為各種嵌入式系統(tǒng)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一種壓縮的、具有高效的、可升級(jí)的操作系統(tǒng)(OS ） 。(2) Windows CEWinCE是微軟公司設(shè)計(jì)開發(fā)的一個(gè)開放的，易于使用的，基于掌上電腦的操作系統(tǒng)?？傊诵陌宀逶陂_發(fā)板上使用，形成一套完整的、豐富接口的ARM嵌入式系統(tǒng)。每個(gè)都是由具有8字長(zhǎng)的行組成。傳統(tǒng)的 CISC 計(jì)算機(jī)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展不斷地引入新的復(fù)雜指令集，為了支持這些新增的指令，計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)會(huì)越來(lái)越復(fù)雜，但在這些指令中，只有約 20%的指令會(huì)被反復(fù)調(diào)用，占程序代碼的 80%；余下的 80%指令不經(jīng)常使用，在程序代碼中占 20%，這就造成了浪費(fèi)，顯得設(shè)計(jì)不合理，而 RISC 則可以避免這些問(wèn)題。(2) V2 構(gòu)架（ARMARM3）：增加乘法指令；增加支持協(xié)處理器的操作；增加快速中斷模式；增加 SWP/SWPB 的存儲(chǔ)器和寄存器交換指令。對(duì)于工業(yè)化的測(cè)量專用的 GPS 設(shè)備而言，對(duì)多媒體的追求是其次的。在采用的元器件及功能應(yīng)用上，早先的 GPS 設(shè)備是由 8 位單片機(jī)作為 CPU，隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，新器件、新技術(shù)不斷出現(xiàn)，也不斷被用來(lái)制造新的設(shè)備。GPS 定位技術(shù)在測(cè)繪工作中的使用十分廣泛，例如，我國(guó)為了對(duì)整個(gè)版圖的多種信息進(jìn)行全面的掌握，需要建立一整套統(tǒng)一的坐標(biāo)系，包括坐標(biāo)點(diǎn)位置信息、高程控制方法等，由于測(cè)量區(qū)域廣、面積大、精度要求高，使用傳統(tǒng)的測(cè)繪方式無(wú)論是野外工作還是測(cè)量數(shù)據(jù)后處理的工作量都是很大的，現(xiàn)在使用 GPS 后，改善了傳統(tǒng)測(cè)量存在的效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、誤差積累明顯等問(wèn)題；對(duì)于較大的區(qū)域，例如蘇州市輕軌的建設(shè)，根據(jù)測(cè)繪工作的要求，需要對(duì)工作區(qū)域進(jìn)行整體控制，GPS 使用“靜態(tài)測(cè)量”的工作方式可以快速而準(zhǔn)確的完成工作；對(duì)于一般的導(dǎo)航，GPS 的使用更加的廣泛，并已經(jīng)由專業(yè)測(cè)繪工作擴(kuò)展到日常生活，如汽車導(dǎo)航設(shè)備。在這個(gè)硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上采用 5 作為操作系統(tǒng)，進(jìn)行了系統(tǒng)軟件工作流程的設(shè)計(jì)工作。GPS 不僅能夠提供接收機(jī)的三維位置信息，而且隨著電子技術(shù)的發(fā)展其測(cè)量的精度得到很大的提高，使得GPS 在現(xiàn)代測(cè)繪工作中發(fā)揮著重要作用。本文從系統(tǒng)組成、前端數(shù)據(jù)采集原理、方法到采集數(shù)據(jù)后的數(shù)據(jù)分析、計(jì)算、結(jié)果評(píng)定等方面進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，給出了系統(tǒng)各組成部分的電路原理圖及系統(tǒng)控制軟件說(shuō)明等，為測(cè)試的工程化做了有益的嘗試。隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，GPS（Global Positioning System 全球定位系統(tǒng)）的發(fā)展趨勢(shì)是：精度高、功耗低、重量輕、操作簡(jiǎn)單、集成多種功能、海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理。早期的 GPS 設(shè)備其 GPS 天線、電源基于 ARM 的 GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第一章 概述2與處理數(shù)據(jù)的主機(jī)是分開的，靠電纜進(jìn)行連接，分別提供電力和數(shù)據(jù)傳輸。還有，GPS需要強(qiáng)大的后續(xù)軟件來(lái)體現(xiàn)其應(yīng)用的價(jià)值，可以這么說(shuō)，沒(méi)有軟件的 GPS 僅僅是一個(gè)傳感器，所以，軟件功能上的更新也是必要的，在 GIS（Geographic Information System 地理信息系統(tǒng)）方面，這得到了很好的體現(xiàn)。基于 ARM 的 GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第二章 嵌入式系統(tǒng)與全球定位系統(tǒng)4第二章 嵌入式系統(tǒng)與全球定位系統(tǒng) ARM 硬件開發(fā)平臺(tái)ARM 是全球微處理器行業(yè)中一家知名的企業(yè)，該公司于 1990 年在劍橋大學(xué)成立，它是由蘋果電腦、Acorn Computer Group 和 VLSI Technology 聯(lián)合成立的一家設(shè)計(jì) 32 位嵌入式 RISC 芯片內(nèi)核的公司。(6) V6 構(gòu)架（ARM11 ）：增加了 SIMD 功能，為多媒體處理的應(yīng)用系統(tǒng)提供優(yōu)化功能。其低功耗，簡(jiǎn)單，且全靜態(tài)設(shè)計(jì)特別適合于對(duì)成本和功率敏感型的應(yīng)用。更好的發(fā)揮S3C2440A芯片的潛能。 [5]內(nèi)核中派生的，沿襲了Linux的大部分特性，通常應(yīng)用在僅具有很少內(nèi)存的嵌入式系統(tǒng)上，系統(tǒng)的CPU可以沒(méi)有虛擬內(nèi)存或者內(nèi)存管理單元。在程序開發(fā)工具上，一些老牌的公司如寶藍(lán)公司等現(xiàn)在實(shí)力都無(wú)法與微軟抗衡，使得WinCE的市場(chǎng)占有率十分高。其中有幾個(gè)模塊又被分成幾個(gè)組件。GPS 由空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶接收機(jī)三大部分組成 [8]，如圖 所示：圖 GPS 的構(gòu)成GPS 系統(tǒng)的空間部分使用 24 顆高度約 萬(wàn)千米的衛(wèi)星組成衛(wèi)星星座。 “后方交會(huì)”意思是從一個(gè)未知點(diǎn)上分別觀測(cè)幾個(gè)已知點(diǎn)，然后根據(jù)測(cè)量出的幾個(gè)距離計(jì)算出未知點(diǎn)坐標(biāo)的測(cè)量方法。 GPS 接收機(jī)接收部分等核心部件GPS 接收機(jī)要接收 GPS 信號(hào)并轉(zhuǎn)為數(shù)字信息，必需依賴兩個(gè)核心部件：GPS 天線和 GPS 芯片，通常稱為 OEM 板（Original Equipment Manufacturer Card） 。一般使用串口 1 來(lái)作為命令輸入和數(shù)據(jù)輸出的接口，而串口 2 用來(lái)作為差分?jǐn)?shù)據(jù)輸入/輸出接口，其他的接口視具體需要而決定是否使用?；?ARM 的 GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第三章 GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案18第三章 GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 總體設(shè)計(jì)作為