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2024年2月25日发(作者：opengl驱动)
２０１２年第５期 安徽电子信息职业技术学院学报 Ｎ０．５ ２０１２ 第ｌ１卷（总第６２期）ＪＯＵＲＮＡＬＯＦ ＡＮＨＵＩ ＶＯＣＡＴＩＯＮＡＬ ＣＯＬＬＥＧＥ ＯＦ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ＆ＩＮＦＯＲＭＡＩＴＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｎｏ．６２ Ｖｏ１．１ １ 【文章编号】１６７ １—８ｏｚｘ（ｚｏ１２）ｏ５—００５ １—０４ 基于嵌入式系统的ＧＰＳ导航定位系统设计 聂虹 （福建农林大学机电工程学院， 福建福州 ３５０００２） ［摘要］在分析当前的ＧＰＳ导航定位系统发展状况的基础上，提出了以ＡＲＭ微处理器￥３Ｃ２４１０Ａ为 核心的硬件系统设计方法，并以Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ嵌入式操作系统平台为总体构想，从硬件设计和软件设计两个 方面详细讨论了系统的设计与实现。 ［关键词］ＧＰＳ导航；ＡＲＭ；Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ操作系统 ［中图分类号］ＴＮ９６７．１ ［文献标识码］Ｂ 自从１９７８年２月２２日第一颗ＧＰＳ试验卫星 系统、软件系统及显示器等几部分。目前，车载导航 进入轨道以来，２７年间ＧＰＳ已经显示了它巨大的社 会、军事作用与经济、社会效益【１】。ＧＰＳ卫星发射的导 航、定位信号，作为一种时空信息资源，可在全球范 围内向无数用户提供位置、速度和时间信息。随着 ＧＰＳ向民用开放，它所蕴藏的巨大商机也被发掘出 来。ＧＰＳ不仅用于导弹、飞船的导航定位，更是广泛 用于飞机、汽车、船舶的导航定位，公安、银行、医疗、 消防，林业、环保、资源调查、物理勘探、电信等都离 不开导航定位，特别是随着卫星导航接收机的集成 微型化，出现各种融通信、计算机、ＧＰＳ于一体的个 人信息终端，使卫星导航技术从专业应用走向大众 应用，成为继通信、互联网之后的ＩＴ第二个新的增 长点［ 。 随着嵌入式系统的高度发展和ＧＰＳ应用的逐 渐广泛，尤其是我国北斗导航系统的使用，现在车载 导航系统和手持导航设备的开发已经成为嵌入式系 统发展的一个热门方面。ＧＰＳ主要功能有定位、测量 及授时等，而动态（即瞬间）定位是ＧＰＳ接收机、控制 ★［收稿日期］２０１２—１０—０８ ［作者简介］聂虹（１９８１一），女，重庆人，助理实验师，研究方向：信号
圜豳固囫 聂虹——基于嵌入式系统的ＧＰＳ导航定位系统设计 第５期 卫星与用户接收机天线之间的几何距离观测量Ｐ 为基础，并根据卫星的瞬时坐标（ｘｓ，Ｙｓ，ｚＳ），以 确定用户接收机天线所对应的点位，即观’狈４站的位 置。 设接收机天线的相位中心坐标为（Ｘ，Ｙ，Ｚ），则 有： ｐ＝、／（Ｘｓ—Ｘ） ＋（Ｙ ｓ—Ｙ） ＋（Ｚｓ—Ｚ） 卫星的瞬时坐标（ＸＳ，ＹＳ，ＺＳ）可根据导航电 文获得，所以式中只有Ｘ、Ｙ、ｚ三个未知量，只要 同时接收３颗ＧＰＳ卫星，就能解出测站点坐标（ｘ， Ｙ，Ｚ）。可以看出，ＧＰＳ单点定位的实质就是空间距 离的后方交会，如图１所示。 图１ ＧＰＳ绝对定位图 （二）相对定位原理 ＧＰＳ相对定位，亦称差分ＧＰＳ定位，是目前 ＧＰＳ定位中精度最高的一种定位方法。其基本定位 原理为：如图２所示，用两台ＧＰＳ用户接收机分别 安置在基线的两端，并同步观测相同的ＧＰＳ卫星， 以确定基线端点（测站点）在ＷＧＳ一８４坐标系中的 相对位置或称基线向量罔。 图２ ＧＰＳ相对定位图 ２０１２．１０．２０ 二、系统硬件及ＧＰＳ模块设计 （一）总体硬件设计方案 整体电路框图如图３所示： 处理器一 Ｓ３Ｃ２４１０ 图３ 系统总体硬件图 ＧＰＳ导航定位系统的设计可分为￥３Ｃ２４１０Ａ处 理器和ＧＰＳ模块电路，其中ＧＰＳ模块将接收到的定 位数据通过串口传送给处理器，完成ＧＰＳ的导航定 位功能。 在本硬件平台上采用的处理器是三星公司的 ￥３Ｃ２４１０Ａ，存储模块采用ＦＬＡＳＨ，和ＳＤＲＡＭ提供 系统所需的内存，其中ＦＬＡＳＨ采用的是 Ｋ９Ｆ１２０８ＵＤＭ，ＳＤＲＡＭ采用的是三星公司的两片 Ｋ４Ｓ５６１６３２Ｃ—ＴＣ７５芯片。电源采用３．３Ｖ和１．８Ｖ供 电，系统处理器芯片采用１．８ｖ供电，存储模块采用 ３．３Ｖ供电。显示模块采用的是ＰＤ０６４ＶＴ５，它是一种 用非晶硅ＴＦＴ作为开关器件的有源矩阵液晶显示 器［９－ ｏｌ。 （二）系统硬件电路设计 在系统的框架图中，ＳＤＲＡＭ Ｋ９Ｆ１２０８ＵＤＭ和 ＳＤＲＡＭ Ｋ４Ｓ５６１６３２Ｃ都使用３．３Ｖ电源供电， ＦＬＡＳＨ模块的ＷＥ，ＡＬＥ，ＣＬＥ，ＣＥ，ＲＥ，ＲｎＢ脚分别 与￥３Ｃ２４１０Ａ的ＦＬＡＳＨ控制器相连，８个Ｉ／Ｏ口分 别与系统数据总线ＤＡＴＡ【３１：Ｏ】相连。ＳＤＲＡＭ模块 的ｎｓｃｓ，ｎｓｒａｓ，ｎｓｃａｓ，ｎＷＥ，ＬＤＱＭ，ＵＤＱＭ，ＳＣＫＥ， ＳＣＬＫ脚与￥３Ｃ２４１０的存储控制器相连，Ａ０一Ａ１２， ＢＡ０，ＢＡ１分别与系统的数据总线的ＡＤＤＲ【２６：０］相 连。ＬＣＤ模块的ＨＳＹＮＣ，ＶＳＹＮＣ，ＤＥＮＢ，ＣＬＫ及数据 位经过电平转换Ｊ分别与ＬＣＤ控制器相连，ＧＰＳ模 块引脚与ＭＡＸ２３２相连后经过电平转换与系统的 串口相连。如图４所示：
圜困国囫 聂虹——基于嵌入式系统的ＧＰＳ导航定位系统设计 第５期 图４ 系统硬件平台接线图 三、系统软件设计 ＧＰＳ模块上电之后就会源源不断地通过串口发 送各种格式的地理信息，为了从ＧＰＳ模块上接收到 信息，需要对串口进行编程，以控制串口的行为， ＧＰＳ串口程序分为以下几个部分： １．串口设置对话框。 ２．串口控制程序，控制串口的参数设置、打开、 接收等。 ３．对ＧＰＳ传来的信息进行分析处理，从一系列 的ＧＰＳ信息中提取ＲＭＣ格式的信息，并进行分析 Ｉ提出ＧＰｓ数据信Ｉ ｌ处理，提取经纬度信息。 ４．定位功能的实现，以数字的信息格式在用户 界面上显示地理信息。 （１）ＧＰｓ数据提取流程图如５所示： 图５ ＧＰＳ数据提取 ２０１２．１０．２０■｜ 要ｉ
圜困固囫 聂虹——基于嵌入式系统的ＧＰＳ导航定位系统设计 第５期 （２）提取纬度信息，并判断南北纬 以下是纬度的提取流程图，经度的提取流程图 也是如此。 实现［Ｊ］．微计算机信息，２００７，（８）． ［３１冯博闻，等．Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ下基于ＴＳＣ２１０１的 音频系统设计［Ｊ］．今日电子，２００７，（７）． ［４］张超，张 哲，胡 晨．ＷｉｎＣＥ系统上大容 量ＮＡＮＤ Ｆｌａｓｈ驱动设计与优４Ｅ［Ｊ］．电子器件，２００７， （２）． ［５１曹晓航．ＧＰＳ车载导航系统技术趋势浅析．现 代测绘［Ｊ】．２００６，（１）． 『６１赵国军．面向电信应用的嵌入式Ｌｉｎｕｘ研究 ［ＤＪ．硕士论文．杭州：浙江大学．２００５，（３）． ［７１张积红，吴强．嵌入式Ｌｉｎｕｘ研究及其在 ＡＲＭ的移植［Ｊ］．电脑知识与技术，２００５，（０８）． 【８］李云栋，张其善．嵌入式Ｌｉｎｕｘ在车栽导航仪 设计中的应用［Ｊ］．遥测遥控，２００３，（０５）． ［９］王惠南．ＧＰＳ导航原理与应用【Ｍ］．北京．科学 出版社．２００３．８． ［１０］邹维宝．ＧＰＳ／￣字地图系统研究［Ｄ］．硕士论 文．西安：西北工业大学．１９９７． Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＧＰＳ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｎｉｅ Ｈｏｎｇ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｆｕｊｉａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ａｎｄ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｆｕｚｈｏｕ ３５０００２，Ｆｕｊｉａｎ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ＧＰＳ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ａ ｄｅｓｉｇｎ ｗｈｉｃｈ ｕｓｅｓ ｔｈｅ ＡＲＭ ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ￥３Ｃ２４１０Ａ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｔｈｅ Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ ａｓ ｔｈｅ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｎｇ ａｎｄ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｄｅｔｍｌ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｔｗｏ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ ｏｆ ｂｏｔｈ ｈａｒｄｗａｒｅ ｄｅｓｉｎｇ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＧＰＳ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ；ＡＲＭ；Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ （责任编辑：江玉祥）
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