【正文】 S 模塊設(shè)計 總體硬件設(shè)計方案整體電路框圖如圖41所示： 處理器 S3C2410 時鐘電路電源SDRAMFLASH GPS 模塊LCD 顯示圖 41 系統(tǒng)總體硬件圖GPS導(dǎo)航定位系統(tǒng)的設(shè)計可分為S3C2410 處理器和 GPS模塊電路，其中GPS模塊將接收到的定位數(shù)據(jù)通過串口傳送給處理器，完成GPS的導(dǎo)航定位功能。Cache的淘汰算法采用隨機法和循環(huán)法。由于ARM920T處理器采用了分離式的指令Cache 和數(shù)據(jù) Cache，故也有相應(yīng)的指令 IMMU和數(shù)據(jù)DMMU。 ARM920T 微處理器概述ARM920T內(nèi)核以ARM9TDMI為處理器核心，實現(xiàn)了MMU（內(nèi)存管理單元)、AMBA(先進微控制器總線體系結(jié)構(gòu))總線以及分開的 16KB指令Cache和16KB數(shù)據(jù)Cache。 江蘇科技大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13Thumb指令集為ARM指令集的功能子集，可節(jié)省30%40%以上的存儲空間，同時具備32位代碼的所有優(yōu)點。在執(zhí)行時，16位指令透明的實時解壓縮成為全32位ARM指令且沒有性能損失。(2)ARM/Thumb雙指令集ARM微處理器同時支持ARM指令集和Thumb指令集。RISC體系結(jié)構(gòu)并非簡單地減少指令，而是使其更加簡單合理，提高運算速度。 ARM 處理器的體系結(jié)構(gòu)(1)RISC體系結(jié)構(gòu)RISC體系結(jié)構(gòu)是針對傳統(tǒng)的CISC 固有的缺點提出來的。ARM公司一直以IP 的身份向各大半導(dǎo)體制造出售只是產(chǎn)權(quán)，而自己不介入芯片的生產(chǎn)和銷售，加上其設(shè)計的芯片具有低功耗、成本低、高性能、高效率等顯著優(yōu)點，因此獲得眾多半導(dǎo)體廠家和整機廠商的32位RISC嵌入式市場。目前，ARM 公司提供七個處理器核系列：ARMAEM9 、ARM9E、ARM10E、ARM11 、SecurCore以及Cortex 。 ARM 技術(shù)介紹ARM既可以認為是一個公司的名字，也可以認為是對一類微處理器的通稱，還可以認為是一種技術(shù)的名字。(3)下載平臺 江蘇科技大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 12得到燒寫文件 后，就要將它下載到我們的開發(fā)板中去。此文件名稱為 ，這就是我們最終需要的燒寫文件。在此過程中，可以將自己寫好的驅(qū)動程序和應(yīng)用程序，通過編寫 Windows CE Compo(CEC)文件，生成新的 BSP，加入到要定制的平臺中去。(2)定制平臺生成映像文件 同樣是在 PB 環(huán)境中定制平臺。(1)生成新平臺 啟動 PB,在 File 中選擇 NEW Platform，根據(jù)向?qū)б来芜x擇 BSP，選擇平臺的應(yīng)用程序和媒體，選擇平臺的網(wǎng)絡(luò)和通信，最后點擊完成。一般由開發(fā)板廠家提供，然后根據(jù)自己需要進行修改。注意 Windows CE下默認的調(diào)試串口與串口驅(qū)動不是一個概念，即便是默認的調(diào)試串口能用的話，也不能說明它的驅(qū)動己經(jīng)做好了，只能說它能發(fā)送Win CE的調(diào)試數(shù)據(jù) Windows CE 內(nèi)核定制本課題是通過 Platform (簡稱 PB)軟件來定制 WINCE 操作系統(tǒng)的。所以要想支持一個硬件發(fā)生中斷的話，首先必須從OAL層為其作好準備，一般分兩步完成：一是創(chuàng)建中斷標識符，二是創(chuàng)建并注冊ISR。 江蘇科技大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 11(4)中斷處理Windows CE的中斷實際上是由兩部分ISR和IST組成的。(3)內(nèi)核輸入/ 輸出內(nèi)核的輸入／輸出函數(shù)指OEMloControl函數(shù)。(2)OEMInit函數(shù) OEMInit函數(shù)由內(nèi)核初始化函數(shù)調(diào)用，它的最小任務(wù)是設(shè)置在 Startup中沒有進行初始化的其余硬件并注冊中斷，并可以添加附加代碼來初始化可選的函數(shù)指針和可選得變量來加強系統(tǒng)的功能。它的功能大致相同，都是要初始化最小硬件環(huán)境，Boot Loader是在為自己的執(zhí)行準備硬件環(huán)境， 0AL則是為kemel的執(zhí)行準備硬件環(huán)境。下面結(jié)合S3C2410 的BSP中的具體代碼對OAL進行分析。 .bib文件可以定義操作系統(tǒng)鏡像要加載的模塊文件，細化物理存儲的空間分配，詳細描述了Boot Loader所使用的內(nèi)存布局。調(diào)用編譯器、鏈接器和其他工具。source文件和makefile文件用于控制Boot Loader的編譯操作，makefile文件驅(qū)動編譯過程，而編譯信息來自于source文件。一般 OEM啟動代碼都是用匯編編寫， 江蘇科技大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10而主代碼一般用C語言編寫，它負責其它所有任務(wù)，在執(zhí)行的同時還能夠?qū)?zhí)行的相關(guān)信息顯示在屏幕上。 SpinForever()。(3)實現(xiàn)Main函數(shù)Main函數(shù)由Boot Loader的Starup函數(shù)調(diào)用,而Main函數(shù)接著調(diào)用Blmon庫中的BootloaderMain函數(shù)。 為批處理命令，為特定的開發(fā)準備環(huán)境變量；輸入命令：Sysgen；這個命令將創(chuàng)建Boot Loader需要的靜態(tài)庫。 江蘇科技大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 嵌入式軟件平臺開發(fā) Boot Loader 開發(fā)Boot Loader是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運行之前運行的一段小程序，通過這段程序，可以初始化硬件設(shè)備、建立系統(tǒng)的內(nèi)存空間映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個已知的狀態(tài)，以便為最終的調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準備好正確的環(huán)境，開發(fā)步驟如下：(1)創(chuàng)建編譯環(huán)境Platform Builder集成開發(fā)環(huán)境提供了命令行編譯殼用來編譯Eboot源代碼。(3) 操作系統(tǒng)層操作系統(tǒng)層既要為下層OEM層提供接口和服務(wù)，也要為上層的應(yīng)用程序提供服務(wù)于應(yīng)用程序編程接口，操作系統(tǒng)層主要有以下模塊：核心、Core DLL、對象存儲模塊、多媒體技術(shù)模塊、圖形窗口和時間系統(tǒng)模塊、設(shè)備管理器模塊、通信服務(wù)與網(wǎng)絡(luò)模塊、應(yīng)用和服務(wù)開發(fā)模塊(4) 應(yīng)用層應(yīng)用層是在操作系統(tǒng)提供的Win32 API的基礎(chǔ)上，由Wn32 API構(gòu)建的應(yīng)用程序組成。(1)硬件層硬件層是指由CPU、存儲器、I，O端口、擴展板卡等組成的嵌入式硬件系統(tǒng)，是Windows CE操作系統(tǒng)必不可少的載體。 Windows CE 系統(tǒng)框架Windows CE 為一種分層結(jié)構(gòu)，從底層向上分別為硬件層、 OEM層、操作系統(tǒng)層和應(yīng)用層。開發(fā)人員可以方便的使用Microsoft Embedded Visual C++以及Visual 于Windows CE的應(yīng)用程序。(3)強大的開發(fā)工具支持Platform Builder是Windows CE操作系統(tǒng)的開發(fā)工具，它集成了一個完全的IDE接口，使平臺設(shè)計者可以完全在IDE中快速創(chuàng)建、調(diào)試和部署windows CE操作系統(tǒng)。(2)強大的實時性能力Windows CE強大的中斷和線程調(diào)度機制和內(nèi)核操作系統(tǒng)服務(wù)保證它為一個硬實時操作系統(tǒng)。每個模塊進一步被劃分為更小的組件，每個組件代表模塊的一種特征。它具有可靠性好、實時性高、內(nèi)核體積小等特點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、信息家電、移動通信、汽車電子、個人電子消費品等各個領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計，去除冗余，力爭在同樣的硅片面積上實現(xiàn)更高的性能，這樣才能在具體應(yīng)用中對處理器的選擇更具有競爭力。系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)由包括嵌入式處理器、存儲器、傳感器和輸入輸出設(shè)備等一系列微電子芯片與器件構(gòu)成的硬件部分，和嵌入在存儲器中的嵌入式操作系統(tǒng)、控制應(yīng)用軟件部分組成，共同實現(xiàn)諸如實時控制、監(jiān)視、管理、移動計算、數(shù)據(jù)處理等各種自動化處理任務(wù)。因此，采用嵌入式系統(tǒng)為框架，以高性能的處理器來處理定位信息，成為目前GPS定位系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。 江蘇科技大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6在GPS應(yīng)用領(lǐng)域中，車輛應(yīng)用所占的比重越來越大，而且隨著市場的發(fā)展，當前GPS接收機向著小型化、智能化方向發(fā)展。據(jù)業(yè)內(nèi)人士預(yù)計，未來幾年，國際上對GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的需求量，將以每年50％以上的速度遞增。 GPS 發(fā)展前景就國際上的發(fā)展情況而言，GPS應(yīng)用產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)己經(jīng)是當前國際上八大無線通信產(chǎn)業(yè)之一，也是目前世界上發(fā)展的最快的三大信息產(chǎn)業(yè)之一，GPS與3G無線通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合已成為全球通信導(dǎo)航界的熱點。據(jù)業(yè)內(nèi)人士預(yù)計，未來幾年，國際上對GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的需求量，將以每年50％以上的速度遞增。就國際上的發(fā)展情況而言，GPS應(yīng)用產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)己經(jīng)是當前國際上八大無線通信產(chǎn)業(yè)之一，也是目前世上發(fā)展的最快的三大信息產(chǎn)業(yè)之一，GPS與3G無線通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合已成為全球通信導(dǎo)航界的熱點。在GPS應(yīng)用領(lǐng)域中，車輛應(yīng)用所占的比重在各項應(yīng)用中最大，約占總數(shù)的50％左右。采用適當?shù)臄?shù)學模型，即可消除或者削弱觀測量所含的誤差，使定位結(jié)果達到相當高的精度。如果選擇地面某個固定點為參考點，確定接機天線相位中心相對參考點的位置，稱為相對定位。(2)絕對定位和相對定位絕對定位是以地球質(zhì)心為參考點，測定接收天線(即待定點)在協(xié)議地球左邊系中的 江蘇科技大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5絕對位置，又稱為單點定位。相反，在定位過程中，用戶接收天線處于運動狀態(tài)：這是待定點位置隨時間變化。由于待定點固定不動，因此可通過大量重復(fù)觀測提高定位精度。設(shè)接收機在接收衛(wèi)星信號的瞬間，接收機與衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的鐘差為定值△t，則上述公式就要改寫成： R= (22)CtzZiyYixXi ??????222)()()(式中，c為衛(wèi)星信號 傳播速度常數(shù)，其中的未知數(shù)比式(21)多了個△t ，這時，只要測出接收機距四顆衛(wèi)星的偽距便得到4個這樣的方程，如下： R= (23)CtzZyYxX??????212121 )()()( R= 222 江蘇科技大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 R= CtzZyYxX??????232323 )()()( R= 444以上四個方程聯(lián)立便可以解出四個未知量x，y，z和△t，即求出了接收機的位置，并可將接收機的時間進行修正。實際上，一般接收機上的時鐘不可能十分準確，因此由它測出的衛(wèi)星信號在空間的傳播時間是不準確的。其中衛(wèi)星坐標為己知量，接收機坐標待求。 衛(wèi)星信號的解算用戶接收機在接收到衛(wèi)星發(fā)出后的無線電信號后，如果它有與衛(wèi)星鐘準確同步的時鐘，便能測量出信號到達的時間，從而算出信號的空間傳播時間。如果兩者時間精確同步，即兩時鐘信號同頻同相，那么，利用距離等于時間乘以光速的原理，得到衛(wèi)星和用戶間的真實距離R=C△t。它使用兩臺時鐘，一臺在用戶接收設(shè)備上，一臺在衛(wèi)星上。 江蘇科技大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3當GPS接收機接收到信號后，就可以根據(jù)這個編排格式提取出計算所需的數(shù)據(jù)。第三數(shù)據(jù)塊由第四子幀和第五子幀構(gòu)成，它的內(nèi)容為系統(tǒng)內(nèi)所有衛(wèi)星的粗略星歷、粗略時