【正文】 系統(tǒng)不同，而且針對(duì)不同的具體環(huán)境而設(shè)計(jì)的嵌入式應(yīng)用之間的差別也很大。因此本文通過(guò)研究嵌入式 GPS 地圖定位導(dǎo)航系統(tǒng)的相關(guān)理論、方法和技術(shù)，提出一套結(jié)構(gòu)完整的基于ARM/linux 的嵌入式GPS 地圖定位導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案及其實(shí)現(xiàn)。 UPTECHPXA270S開(kāi)發(fā)平臺(tái)邏輯圖 4 概要設(shè)計(jì) GPS原理及定位說(shuō)明 GPS概述GPS（Global Positioning System－全球定位系統(tǒng)）是美國(guó)從本世紀(jì)70 年代開(kāi)始研制，歷時(shí)20 年，耗資200 億美元，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。Vt i (i=4) 分別為衛(wèi)星衛(wèi)星衛(wèi)星衛(wèi)星4 的衛(wèi)星鐘的鐘差，由衛(wèi)星星歷提供。本系統(tǒng)硬件平臺(tái)方案中，采用基于 ARM920T 內(nèi)核的S3C2410 作為系統(tǒng)的嵌入式處理器，其在高性能和低功耗特性方面提供了最佳的性能，它的處理能力能夠滿足GPS/GIS 數(shù)據(jù)處理等復(fù)雜應(yīng)用的要求。Linux 內(nèi)核中有很大一部分代碼是各種設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，它對(duì)大多數(shù)已有的各類(lèi)硬件設(shè)備提供了廣泛的驅(qū)動(dòng)支持，并且更新很快。如圖 所示是GPRMC 數(shù)據(jù)幀的格式圖 $GPRMC 幀的格式本系統(tǒng)的 GPS 接收機(jī)通過(guò)RS232 標(biāo)準(zhǔn)的接口與開(kāi)發(fā)板的串口連接，進(jìn)行輸入/輸出通信。在詳細(xì)了解地圖數(shù)據(jù)格式的基礎(chǔ)上，可分別讀取 MIF/MID 文件中的各字段信息，構(gòu)造地圖各圖元對(duì)象。地圖投影的方法很多，不同的投影方法具有不同性質(zhì)和大小的投影變形。該模塊將地圖數(shù)據(jù)繪制到位圖緩存來(lái)提高響應(yīng)速度，在屏幕需要重繪時(shí)再把位圖緩存中的圖形顯示到屏幕上。gps_info)。 i=0。 c=buf[5]。039。039。 int i。 } return 0。 GPSmonth++。 else baud=get_baudrate(argc, argv)。/*set attrib */ pthread_create(amp。oldstdtio)。安全性方面未發(fā)現(xiàn)異常。在畢業(yè)論文的寫(xiě)作過(guò)程中，也是武傳圣老師幫我們發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤和不足，給我們指導(dǎo)。 子模塊的測(cè)試直接影響隨后的整體測(cè)試結(jié)果，子模塊的測(cè)試完成才能保證整體測(cè)試的完整性。retval)。 [VTIME]=0。 //打開(kāi)串口2 fd = open(COM2, O_RDWR )。 GPSmonth++。i++) { if(str[i]==39。A39。)。)。 printf(STATUS : %c\n,GPSstatus)。 /* port */ buf[i++] = c。在接收進(jìn)程receive 中收到“\n”之后，表示收到一條完整的信息。系統(tǒng)界面與管理模塊：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)主界面和操作菜單，通過(guò)調(diào)用其它模塊實(shí)現(xiàn)地圖瀏覽，定位導(dǎo)航等功能。在系統(tǒng)數(shù)字地圖中各圖元的點(diǎn)坐標(biāo)是經(jīng)緯度坐標(biāo)，而且由 GPS 接收機(jī)獲取的定位坐標(biāo)也是經(jīng)緯度坐標(biāo)。系統(tǒng)矢量地圖數(shù)據(jù)是由 MIF 格式的文件和MID 格式的文件共同組成。GPS 接收機(jī)根據(jù)NMEA0183 協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，以ASCII 碼的形式將位置、速度等信息通過(guò)串口傳送到外部設(shè)備。本文選擇并移植經(jīng)典的開(kāi)源bootloader和驅(qū)動(dòng)的方案，作為本系統(tǒng)的硬件抽象層，這種方案更靈活高效、功能更強(qiáng)。在缺省的狀態(tài)下，GPS 模塊輸出數(shù)據(jù)的波特率為4800，輸出信息包括：GPRMC、GPGGA、GPGSA、GPGSV、PGRME 等，每秒鐘定時(shí)輸出，如下圖所示?！鱰i (i=4) 分別為衛(wèi)星衛(wèi)星衛(wèi)星衛(wèi)星4 的信號(hào)到達(dá)接收機(jī)所經(jīng)歷的時(shí)間。UPTECHPXA270 系列教學(xué)科研平臺(tái)主要是面向計(jì)算機(jī)、軟件專(zhuān)業(yè)的高端平臺(tái)，微處理器主頻穩(wěn)定運(yùn)行在520MHz，采用1313mm VFBGA 封裝，內(nèi)部集成iwmmx 指令，加速處理器對(duì)多媒體數(shù)據(jù)的處理速度。軍用譬如導(dǎo)彈制導(dǎo)等?？尚行苑治龅闹饕獌?nèi)容包括技術(shù)可行性分析，經(jīng)濟(jì)可行性分析，是有可行性分析和法律可行性分析。它是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)。例如，例如當(dāng)潮濕度超過(guò)特定閾值的時(shí)候，必須30毫秒內(nèi)打開(kāi)閥門(mén)的系統(tǒng)。這些需求都極大地刺激了國(guó)內(nèi)嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化過(guò)程?？梢?jiàn)，GPS技術(shù)市場(chǎng)的應(yīng)用前景非?？捎^。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第IV頁(yè)基于ARM的嵌入式GPS通訊摘 要由于全球定位系統(tǒng)在航天、航空、航海、海洋上程、大地測(cè)量、陸地導(dǎo)航以及軍事上的大量運(yùn)用及其廣闊的應(yīng)用前景，使得GPS定位導(dǎo)航系統(tǒng)成為國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域競(jìng)相研究的對(duì)象。 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的目的及意義從美國(guó)的GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)開(kāi)始，這項(xiàng)以位置信息為聚焦點(diǎn)的技術(shù)逐漸進(jìn)入了人們的視野，并受到了極大的重視，發(fā)展速度迅猛。根據(jù)IEEE ( Institute of Electrical and Electronics Engineers)的定義，嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助設(shè)備、機(jī)器和車(chē)間運(yùn)行的裝置”,這主要是從應(yīng)用上加以定義的。如果該任務(wù)未能30毫秒內(nèi)完成則可能產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須具備高度可定制性。 技術(shù)可行性分析嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟、硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是目前最流行的一種連接軟件與硬件的系統(tǒng)，功能及其強(qiáng)大。嵌入式 GPS 地圖定位導(dǎo)航系統(tǒng)是綜合運(yùn)用GPS 定位技術(shù)、GIS 地理信息技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)等多種高新技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)，能夠?yàn)橛脩?hù)提供隨時(shí)隨地的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)。可運(yùn)行Linux 和Linux 內(nèi)核，支持QT/E、miniGUI 等嵌入式圖形界面，提供完整的驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用程序。 c 為GPS 信號(hào)的傳播速度（即光速）。在具體的應(yīng)用場(chǎng)合，有時(shí)會(huì)要求模塊輸出不同的波特率，或輸出其他語(yǔ)句信息，因此，需要通過(guò)相應(yīng)軟件修改GPS 模塊的缺省配置。操作系統(tǒng)內(nèi)核負(fù)責(zé)處理器管理、存儲(chǔ)器管理和進(jìn)程調(diào)度等，其系統(tǒng)調(diào)用為應(yīng)用層提供操作硬件的接口和開(kāi)發(fā)API。NMEA0183 協(xié)議定義的語(yǔ)句中最常用兼容性最廣的有$GPGGA、$GPGSA、$GPGSV、$GPRMC、$GPVTG、$GPGLL 等，它們定義了6 種數(shù)據(jù)幀類(lèi)型，每種數(shù)據(jù)幀都包含了有關(guān)當(dāng)前位置的詳盡的定位信息，通過(guò)提取和解析相關(guān)數(shù)據(jù)幀，即可獲取當(dāng)前所在點(diǎn)的位置信息。其中，MIF 文件存儲(chǔ)所有空間對(duì)象的圖形數(shù)據(jù)，主要包括每個(gè)點(diǎn)對(duì)象的點(diǎn)位坐標(biāo)、符號(hào)樣式；每個(gè)線對(duì)象的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)、節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)、線樣式；每個(gè)面對(duì)象的包含的子面?zhèn)€數(shù)、每個(gè)子面的節(jié)點(diǎn)數(shù)、節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)、填充模式等內(nèi)容。而地圖在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行繪制和幾何操作，并最終顯示在屏幕上，使用的是平面直角坐標(biāo)系。地圖數(shù)據(jù)模塊：負(fù)責(zé)讀取電子地圖文件，保存地圖數(shù)據(jù)。在show_gps_info 進(jìn)程中進(jìn)行數(shù)據(jù)的解析和顯示：void* show_gps_info(void * data){ while(1){ if(GET_GPS_OK){ GET_GPS_OK=FALSE。 if(c == 39。 }//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////解釋gps發(fā)出的數(shù)據(jù)//0 7 0 4 6 0 6 8 0 90 0 3 0 9 //$GPRMC,091400,A,N,E,120302,W*62 //$GPGGA,091400,N,E,1,03,M,M,*5E void gps_parse(char *line,GPS_INFO *GPS)////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////{ int i,tmp,start,end。 GPS =(buf[11]39。 GPS =(buf[tmp+4]39。){ //$GPGGA GPShigh = get_double_number(amp。,39。 } } if(GPSyear % 4 == 0 ){// if(GPSday 29 amp。 if (fd 0) { perror(COM2)。 /* now clean the modem line and activate the settings for modem */ tcflush(fd, TCIFLUSH)。*/ tcsetattr(fd,TCSANOW,amp。 綜合測(cè)試綜合測(cè)試程序的功能沒(méi)有問(wèn)題。在此，我要向武傳圣老師獻(xiàn)上我崇高的敬意和深深的感謝！感謝各位老師給我的畢業(yè)論文提出的寶貴意見(jiàn)！另外，我要感謝在大學(xué)期間所有傳授給我知識(shí)的老師們，是你們的悉心指導(dǎo)讓我有了良好的專(zhuān)業(yè)課知識(shí)，這也是我畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)論文得以完成的基礎(chǔ)。在系統(tǒng)集成測(cè)試中，測(cè)試結(jié)果是系統(tǒng)各模塊的連接情況連好，做到了高內(nèi)聚低耦合，系統(tǒng)整體運(yùn)行情況較好。 /* restore old modem setings */ tcsetattr(0,TCSANOW,amp。newtio)。 } //啟動(dòng)時(shí)未輸入?yún)?shù) if(argc 2) printf(Default baudrate is 9600 bps. If not, please enter baudrate as a parameter\n)。 GPSmonth ==2){ GPSday=1。 if(j==num)return i+1。 }}static double get_double_number(char *s){ char buf[128]。)*10+(buf[tmp+5]39。)*10+(buf[12]39。 char* buf=line。){ strncpy(GPS_BUF,buf,i)。 gps_parse(GPS_BUF,amp。地圖顯示模塊：地圖顯示是系統(tǒng)的核心模塊。通過(guò)投影變換，可以將經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)。這兩個(gè)文件都是文本性質(zhì)的文件，用戶(hù)可以方便地通過(guò)相應(yīng)的文件讀寫(xiě)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)文件內(nèi)容的讀寫(xiě)。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)定位導(dǎo)航功能只需獲得所在位置的經(jīng)度、緯度、速度、方向、時(shí)間等GPS定位數(shù)據(jù)，因此只需對(duì)GPRMC（推薦最小定位信息）數(shù)據(jù)幀進(jìn)行提取和解析。目前基于Linux 的嵌入式GPS/GIS 的產(chǎn)品相對(duì)較少，因此是本文研究的一個(gè)重要意義。系統(tǒng)提供圖形用戶(hù)界面GUI，在屏幕上以圖形化的方式顯示地圖和數(shù)據(jù)，提供給用戶(hù)人機(jī)交互接口。xi 、yi 、zi (i=4) 分別為衛(wèi)星衛(wèi)星衛(wèi)星衛(wèi)星4 在t 時(shí)刻的空間直角坐標(biāo)，可由衛(wèi)星導(dǎo)航電文求得。UPTECHPXA270S 教學(xué)科研平臺(tái)由處理器核心板、主板及LCD 三部份組成。但目前嵌入式 GPS 定位導(dǎo)航系統(tǒng)從系統(tǒng)平臺(tái)、開(kāi)發(fā)環(huán)境到地圖數(shù)據(jù)、應(yīng)用軟件等幾乎都處在一個(gè)商業(yè)化的封閉的環(huán)境下，造