【文章內(nèi)容簡介】 計(jì)算機(jī)所不能具備的針對某個(gè)方面特別設(shè)計(jì)的、合適的運(yùn)算速度、高可靠性和較低比較成本的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式GIS系統(tǒng)是目前GPS定位系統(tǒng)應(yīng)用的一個(gè)熱點(diǎn)，發(fā)展十分迅速。盡管它的發(fā)展歷史不長，但是己經(jīng)引起各方面的廣泛關(guān)注，有著巨大的市場潛力。以嵌入式GIS系統(tǒng)為核心的智能交通系統(tǒng)(ITS)可以廣泛應(yīng)用于交通調(diào)度管理，車輛防盜，物流運(yùn)輸?shù)确矫?，可以大大提高交通使用率，緩解道路交通擁擠的難題，為國家節(jié)約資源，為企業(yè)降低成本。關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng) 微處理器 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 嵌入式GIS系統(tǒng)塔里木大學(xué)課程論文1．工業(yè)控制：基于嵌入式芯片的工業(yè)自動化設(shè)備將獲得長足的發(fā)展，目前已經(jīng)有大量的132 位嵌入式微控制器在應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)化是提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、減少人力資源主要途徑，如工業(yè)過程控制、電力系統(tǒng)、電網(wǎng)安全、石油化工系統(tǒng)。2．交通管理：在車輛導(dǎo)航、流量控制、信息監(jiān)測與汽車服務(wù)方面，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，內(nèi)嵌GPS模塊，GSM模塊的移動定位終端已經(jīng)在各種運(yùn)輸行業(yè)獲得了成功的使用。目前GPS設(shè)備已經(jīng)從尖端產(chǎn)品進(jìn)入了普通百姓的家庭，只需要幾千元，就可以隨時(shí)隨地找到你的位置。3．信息家電：這將稱為嵌入式系統(tǒng)最大的應(yīng)用領(lǐng)域，冰箱、空調(diào)等的網(wǎng)絡(luò)化、智能化將引領(lǐng)人們的生活步入一個(gè)嶄新的空間。即使你不在家里，也可以通過電話線、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。在這些設(shè)備中，嵌入式系統(tǒng)將大有用武之地。4．家庭智能管理系統(tǒng)：水、電、煤氣表的遠(yuǎn)程自動抄表，安全防火、防盜系統(tǒng)，其中嵌有的專用控制芯片將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢查，并實(shí)現(xiàn)更高，更準(zhǔn)確和更安全的性能。目前在服務(wù)領(lǐng)域，如遠(yuǎn)程點(diǎn)菜器等已經(jīng)體現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢。5．POS網(wǎng)絡(luò)及電子商務(wù)：公共交通無接觸智能卡發(fā)行系統(tǒng)，公共電話卡發(fā)行系統(tǒng)，自動售貨機(jī)，各種智能ATM終端將全面走入人們的生活。：水文資料實(shí)時(shí)監(jiān)測，防洪體系及水土質(zhì)量監(jiān)測、堤壩安全，地震監(jiān)測網(wǎng)，實(shí)時(shí)氣象信息網(wǎng)，水源和空氣污染監(jiān)測。在很多環(huán)境惡劣，地況復(fù)雜的地區(qū)，嵌入式系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)無人監(jiān)測。塔里木大學(xué)課程論文這些應(yīng)用中，可以著重于在控制方面的應(yīng)用。就遠(yuǎn)程家電控制而言，除了開發(fā)出支持TCP/IP的嵌入式系統(tǒng)之外，家電產(chǎn)品控制協(xié)議也需要制訂和統(tǒng)一，這需要家電生產(chǎn)廠家來做。同樣的道理，所有基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制器件都需要與嵌入式系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)接口，然后再由嵌入式系統(tǒng)來控制并通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)控制。所以，開發(fā)和探討嵌入式系統(tǒng)有著十分重要的意義?，F(xiàn)在我國的車輛導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)主要是建立在GPS/GSM/GPR/CDMA技術(shù)整合與運(yùn)用的基礎(chǔ)上，這種科學(xué)的管理手段必然會在將來在各個(gè)地方各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的運(yùn)用。近年來GPS的行業(yè)應(yīng)用快速發(fā)展，呈現(xiàn)出與業(yè)務(wù)結(jié)合、多樣化發(fā)展的特征。車輛導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)方面的研發(fā)，為提高各運(yùn)輸企業(yè)運(yùn)營管理效率提供了強(qiáng)有力的保障。主要對車輛導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)中車載終端硬件平臺搭建，軟件開發(fā)環(huán)境搭建，車載終端與監(jiān)控中心通信，車載終端客戶端與監(jiān)控中心服務(wù)器應(yīng)用程序等進(jìn)行了設(shè)計(jì)和闡述，實(shí)現(xiàn)了車輛導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能。車輛導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)由基于嵌入式車載導(dǎo)航終端設(shè)計(jì)和監(jiān)控中心上位機(jī)平臺設(shè)計(jì)兩大部分組成。嵌入式車載導(dǎo)航終端完成的主要功能包括:通過GPS模塊接收衛(wèi)星信號。對接收到的衛(wèi)星信號進(jìn)行處理實(shí)現(xiàn)車輛的實(shí)時(shí)定位。通過運(yùn)行相應(yīng)的地圖軟件對車輛進(jìn)行導(dǎo)航。通過GPRS無線通訊模塊向監(jiān)控中心上位機(jī)發(fā)送車輛實(shí)時(shí)信息。接收上位機(jī)下傳的管理信息，實(shí)現(xiàn)接打電話收發(fā)短信的功能。監(jiān)控中心上位機(jī)平臺主要功能包括:接收嵌入式車載導(dǎo)航終端上傳的車輛信息。對相關(guān)車輛的位置信息實(shí)時(shí)顯示。對相關(guān)車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和管理。通過數(shù)據(jù)庫對重要信息進(jìn)行存儲。塔里木大學(xué)課程論文(1)GPS技術(shù)GPS即全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System)是美國塔里木大學(xué)課程論文抗干擾性好、保密性強(qiáng)。由于GPS系統(tǒng)采用了偽隨機(jī)噪聲碼技術(shù)，因而GPS衛(wèi)星所發(fā)送的信號具有良好的抗干擾性和保密性。功能多，精度高。GPS可為各類用戶連續(xù)地提供動態(tài)目標(biāo)的三維位置、三維速度和時(shí)間信息。圖1 GPS接收機(jī)的基本構(gòu)成②GPS定位原理GPS定位的基本原理是根據(jù)高速運(yùn)動的衛(wèi)星瞬間位置作為己知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點(diǎn)的位置。(2)GIS技術(shù)地理信息系統(tǒng)(Geographical Information System，簡稱GIS)，是20世紀(jì)60年代開始迅速發(fā)展起來的地理學(xué)研究技術(shù)，是隨著地理科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)和信息科學(xué)的發(fā)展而發(fā)展起來多種學(xué)科交叉的產(chǎn)物。地理信息系統(tǒng)(GIS)就是一種利用計(jì)算機(jī)對有關(guān)地理、空間位置的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲、處理、查詢和顯示的計(jì)算機(jī)支持系統(tǒng)。塔里木大學(xué)課程論文以地理研究和地理決策為目的，以地理模型方法為手段，具有空間分析、多要素綜合分析和動態(tài)預(yù)測的能力，并能產(chǎn)生高層次的地理信息。由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持進(jìn)行空間地理數(shù)據(jù)管理，并由計(jì)算機(jī)程序模擬常規(guī)的或?qū)ｉT的地理分析方法，作用于空間數(shù)據(jù)，產(chǎn)生有用信息，完成人類難以完成的任務(wù)。(3)GPRS技術(shù)因?yàn)檐囕d終端不可能利用有線方式與外界進(jìn)行通信，必須要使用一種便捷的方式，而GPRS是目前階段解決移動通信信息服務(wù)的一種較完美方案。①GPRS簡介GPRS(General Packet Radio Service)為通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱，是歐洲電信協(xié)會GSM系統(tǒng)中有關(guān)分組數(shù)據(jù)所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，提供端到端的、廣域的無線IP連接。GPRS充分利用共享無線信道，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)終端的高速、遠(yuǎn)程接入。作為現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)向塔里木大學(xué)課程論文圖2 GPRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)GGSN是外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)或分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)與GPRS核心網(wǎng)之間的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，如果外部網(wǎng)絡(luò)IP網(wǎng)，GPRS可以看成一個(gè)普通的IP路由器，它服務(wù)于移動臺的所有IP地址，該節(jié)點(diǎn)可以包括防火墻和分組過濾機(jī)制，另外，GGSN根據(jù)移動臺的位置，為其指定一個(gè)SGSN的接口?？梢暬瘜?shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)由車載監(jiān)控終端、無線通信網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控中心三部分組成。系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖3所示。(1)車載監(jiān)控終端車載監(jiān)控終端是整個(gè)系統(tǒng)的核心，主要分布在各個(gè)執(zhí)法車輛上，提供給用戶一個(gè)簡單的操作界面，以便進(jìn)行電子地圖顯示、地理信息查詢、實(shí)時(shí)位置顯示、最優(yōu)路徑選擇等。同時(shí)負(fù)責(zé)接收GPS衛(wèi)星定位信息并解算出車輛的位置、速度等信息。采集有關(guān)車輛狀態(tài)信息、報(bào)警信息的數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)，按照通信協(xié)議，傳送到監(jiān)控中心。接收并執(zhí)行來自監(jiān)控中心的命令等。同時(shí)還應(yīng)具有防盜、報(bào)警、遠(yuǎn)程控制等功能。塔里木大學(xué)課程論文圖3系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)(2)無線通信網(wǎng)絡(luò)無線通信網(wǎng)絡(luò)是連接車載終端與監(jiān)控中心的紐帶，是組成整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵。為了能保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確和通信系統(tǒng)覆蓋范圍的廣泛，并考慮到城市電磁環(huán)境的影響，本系統(tǒng)采用了GPRS無線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。(3)監(jiān)控中心監(jiān)控中心由監(jiān)控計(jì)算機(jī)和監(jiān)控軟件組成。監(jiān)控中心平臺是以電子地圖為基礎(chǔ)對數(shù)據(jù)庫的監(jiān)視和控制的操作平臺，具有很方便的信息數(shù)據(jù)庫和電子地圖操作功能。監(jiān)控計(jì)算機(jī)是一臺具有固定IP地址的主機(jī)，可接入Internet等外部數(shù)據(jù)網(wǎng)。監(jiān)控中心接收車載終端上傳的車輛位置、狀態(tài)等信息，進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理后，與監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的GIS電子地圖進(jìn)行匹配，并根據(jù)需要在電子地圖上實(shí)時(shí)顯示車輛位置、狀態(tài)等信息。塔里木大學(xué)課程論文車載終端主要分為硬件與軟件兩大部分，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖4車載終端結(jié)構(gòu)(1)車載計(jì)算機(jī):是車載終端的核心部件，主要負(fù)責(zé)與GPS模塊、GPRS模塊的通信，提供人機(jī)交互的接口LCD顯示屏及觸摸屏，同時(shí)支撐嵌入式操作系統(tǒng)所需的底層硬件資源和相關(guān)的硬件部件。(2)GPS模塊:主要接收GPS定位導(dǎo)航信息，提供車輛的位置、速度、時(shí)間等信息。(3)GPRS模塊:主要負(fù)責(zé)與監(jiān)控中心的通信。(4)LCD顯示屏及觸摸屏:主要是提供人機(jī)交互的平臺，通過LCD顯示屏提供給用戶一個(gè)簡單的友好的界面，觸摸屏負(fù)責(zé)給計(jì)算機(jī)提供用戶的輸入命令等。(1)嵌入式操作系統(tǒng):主要用于對終端的硬件資源進(jìn)行統(tǒng)一管理及調(diào)度，為系統(tǒng)的應(yīng)用軟件提供一個(gè)良好的開發(fā)環(huán)境。為嵌入式地理信息系統(tǒng)(Embedded GIS)提供一個(gè)軟件平臺:提高系統(tǒng)的開發(fā)效率。塔里木大學(xué)課程論文(2)地理信息系統(tǒng):包含以規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)化格式存儲的電子地圖以及與地圖有關(guān)的信息數(shù)據(jù)，能夠提供地圖與信息數(shù)據(jù)的查詢、顯示、瀏覽等服務(wù)，支持應(yīng)用程序的調(diào)用。(3)操作界面:是用戶與終端的人機(jī)交互接口，用于接受用戶的操作指令，把電子地圖、定位信息、行駛路線等以直觀的顯示給用戶，并能在電子地圖上實(shí)時(shí)提供車輛的位置。(4)路徑規(guī)劃:即按一定的條件(如最短行車距離或時(shí)間)快速生成從出發(fā)點(diǎn)到目的地的最佳行車路線供駕駛員參考。如果能獲取實(shí)時(shí)的交通信息，還能對行駛的路線作及時(shí)調(diào)整以適應(yīng)當(dāng)前交通狀況。(5)定位導(dǎo)航:利用電子地圖中的道路信息數(shù)據(jù)對GPS原始的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行自動修正，將車輛位置匹配到合適的道路上，同時(shí)將匹配的結(jié)果顯示到電子地圖。(6)信息查詢:對用戶感興趣的目標(biāo)查詢，并將查詢的結(jié)果以醒目的方式顯示出來。 Windows CE開發(fā)環(huán)境的建立(1)宿主機(jī)硬件平臺嵌入式系統(tǒng)是先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、電子技術(shù)以及各種具體應(yīng)用相結(jié)合的產(chǎn)物，是不斷創(chuàng)新的新型集成知識系統(tǒng)。由于嵌入式系統(tǒng)資源受限，嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)一般采用宿主機(jī)/目標(biāo)機(jī)模式，經(jīng)交叉編譯生成目標(biāo)平臺上可運(yùn)行的二進(jìn)制文件，最后下載到目標(biāo)平臺運(yùn)行。在進(jìn)行嵌入式開發(fā)前，首先應(yīng)建立和配置好交叉開發(fā)環(huán)境。配置和調(diào)試Windows CE需要一臺高性能開發(fā)工作站和一臺目標(biāo)調(diào)試設(shè)備。塔里木大學(xué)課程論文(2)Microsoft Platform Builder簡介Microsoft Platform Builder(以下簡稱PB)是微軟的一個(gè)定制基于Windows 。它提供了供開發(fā)人員快速建立基于Windows 。它運(yùn)行在桌面Windows下，開發(fā)人員可以通過交互式的環(huán)境來設(shè)計(jì)和定制內(nèi)核、選擇系統(tǒng)特性，然后進(jìn)行編譯和調(diào)試。同時(shí)，開發(fā)人員可以利用PB來進(jìn)行驅(qū)動程序開發(fā)和應(yīng)用程序項(xiàng)目的開發(fā)等。與其他微軟開發(fā)工具相似，它包含工作空間(Workspace)，特性目錄區(qū)(Catalog)，調(diào)試窗口價(jià)ebug Window)和程序編輯窗口(Edit Window)。在工作空間可以查看所定制Windows CE操作系統(tǒng)所包含的組件，在這里可以為項(xiàng)目添加所需的組件。在編輯窗口可以修改或者編寫相應(yīng)的程序，調(diào)試窗口可以反饋調(diào)試過程或編譯過程中的信息。 Windows CE平臺的定制移植Windows CE操作系統(tǒng)是基于組件模型的，它由一些基本的操作系統(tǒng)函數(shù)和可選函數(shù)組成?；竞瘮?shù)應(yīng)該適合每一個(gè)使用Windows CE操作系統(tǒng)的硬件，可選函數(shù)則可以依據(jù)硬件條件進(jìn)行選擇搭建基于Windows CE操作系統(tǒng)的平臺需要完成以下主要工作: 。利用標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)向?qū)В鶕?jù)Windows CE的架構(gòu)創(chuàng)建一個(gè)平臺。為特定的目標(biāo)設(shè)備創(chuàng)建一個(gè)自引導(dǎo)程序和板級支持包(Board Suport Package)。加入BSP文件編譯操作系統(tǒng)鏡像文件，通過以太網(wǎng)將鏡像文件下載到目標(biāo)設(shè)備，并調(diào)試平臺。平臺搭建并調(diào)試成功，為平臺應(yīng)用程序開發(fā)者導(dǎo)出軟件開發(fā)工具包((SD殉。使用PB集成開發(fā)環(huán)境搭建Windows CE操作系統(tǒng)的平臺的過程如圖6所示。塔里木大學(xué)課程論文圖6定制Windows CE操作系統(tǒng)的過程包括兩部分:系統(tǒng)配置和平臺BSP配置，即選擇操作系統(tǒng)的基本配置。并為特定的平臺選擇相應(yīng)的微處理器和板級支持包BSP(Board Support Packet)。Windows 。sdk下按照平臺體系結(jié)構(gòu)存放各種開發(fā)工具，例如編譯器等。others的內(nèi)容包括MFC, ATL的共享代碼、。這一步如果要深入，還有很多細(xì)節(jié)工作要做。大體上需要在public目錄生成自己的操作系統(tǒng)配置包、platform目錄中生成自己的平臺硬件目錄，當(dāng)然可以先拷貝Microsoft提供的樣板，然后進(jìn)行修改。塔里木大學(xué)課程論文 修改平臺這一步充分體現(xiàn)了Windows CE的模塊化特征。，該步的工作主要包括開發(fā)驅(qū)動程序、創(chuàng)建或添加用戶特性以及修改配置文件。在PB中，定制平臺系統(tǒng)的構(gòu)成以模塊的方式進(jìn)行管理，包括驅(qū)動程序，用戶可以從開發(fā)機(jī)已安裝的模塊集中添加所需的模塊，模塊集以CEC文件的形式存在。PB集成開發(fā)環(huán)境的兩個(gè)工作區(qū):workspace和catalog，分別以直觀的方式顯示開發(fā)人員已經(jīng)選定的特性列表和操作系統(tǒng)可選特性的一個(gè)集合。該步驟需要修改的配置文件包括:bib文件、reg文件、dat文件、db文件，它們都可以用文本編輯器訪問。若主文件名為Common，表示是通用配置文件，若