嵌入式導航系統的組成與設計流程

隨著科技化的角度持續加快，迫使有越來越多的人必須在緊湊的時間及地點進行工作，而當城市化的速度不斷地膨脹后，不僅導致交通網絡日益復雜，人們必要的移動性也有越來越頻繁的趨勢。使得每個人對空間信息有了更多的依賴，使得人們對于"我身處在何方？"、"前往的目的地？"、"如何前往？"等問題，存在著前所未有的需求性。因此，以嵌入式系統為主要平臺的數碼地理整合性應用與其因應方案，也就是手持式、車載GPS全球衛星導航系統，便可解決對此人們急迫的需求性。基于S3C2440A微處理器和Win CE 5.0嵌入式操作系統，設計了一套可靠且實用的嵌入式導航系統，所提供的功能可以滿足人們現階段日常生活的需要。

1 嵌入式導航系統主要組成

嵌入式導航系統由硬件層、軟件層和中間層組成。硬件層主要由一片嵌入式處理器核心控制模塊，再加上外圍的功能模塊組成；軟件層主要由系統軟件和應用軟件組成，其中系統軟件主要指嵌入式操作系統，應用軟件實現對被控對象的控制功能；中間層也稱為板級支持包（BSP），它將上層軟件和底層硬件分離開來，使系統的底層驅動與硬件無關。

BSP是板級支持包，是介于主板硬件和操作系統之間的一層，應該說是屬于操作系統的一部分，主要目的是為了支持操作系統，使之能夠更好的運行于硬件主板。BSP是相對于操作系統而言的，不同的操作系統對應于不同定義形式的BSP,例如VxWorks的BSP和Linux的BSP相對于某一CPU來說盡管實現的功能一樣，可是寫法和接口定義是完全不同的，所以寫BSP一定要按照該系統BSP的定義形式來寫（BSP的編程過程大多數是在某一個成型的BSP模板上進行修改）。這樣才能與上層OS保持正確的接口，良好的支持上層OS.

2 嵌入式導航系統硬件設計

2.1 系統硬件總體設計

構成嵌入式導航系統的硬件核心是S3C2440A微處理器。它是一款ARM920T的內核RISC處理器。外接部分包括：存儲模塊SD RAM,NAND FLASH,SD卡；輸入模塊有GPS模塊、矩陣鍵盤模塊；接口模塊中包括：RS 232,USB.GPS嵌入式導航系統硬件組成如圖1所示。

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2.2 GPS核心模塊電路設計

GPS是英文GlobalPositioningSystem（全球定位系統）的簡稱，而其中文簡稱為"球位系".GPS是20世紀70年代由美國陸海空三軍聯合研制的新一代空間衛星導航定位系統。其主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、全天候和全球性的導航服務，并用于情報收集、核爆監測和應急通訊等一些軍事目的經過20余年的研究實驗，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛星星座己布設完成。在機械領域GPS則有另外一種含義：產品幾何技術規范（GeometricalProductSpecifications）-簡稱GPS.另外一種解釋為G/s（GBpers）

該導航系統上使用的GPS接收芯片是芬蘭Fas-trax公司的iTrax300 GPS接收芯片。iTrax 300是具有可編程NEMA協議的OEM GPS接收芯片，具有極低功耗、最少的硬件設計等特點。模塊與S3C2440A接口電路如圖2所示。其中，RX_GPS,RX_GPS接入UART端。

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3 嵌入式導航系統軟件設計

該系統軟件由嵌入式系統軟件（Win CE 5.0）和應用軟件（GPS導航軟件）組成。

3.1 Win CE 5.0嵌入式操作系統的構建

WindowsCE是微軟公司嵌入式、移動計算平臺的基礎，它是一個開放的、可升級的32位嵌入式操作系統，是基于掌上型電腦類的電子設備操作系統，它是精簡的Windows95,WindowsCE的圖形用戶界面相當出色。WinCE5.0在2004年5月份推出，微軟宣布WinCE5.0擴大開放程序源代碼。在這個開放源代碼計劃授權下，微軟開放250萬行源代碼程序作為評估套件（evaluationkit）。凡是個人、廠商都可以下載這些源代碼加以修改使用，未來廠商OEM時，則再依執行時期（Run-time）授權，支付WinCE5.0核心每臺機器3美元的授權費用，這也是微軟第一個提供商業用途衍生授權的操作系統。

3.2 Win CE操作系統下的應用軟件設計

應用軟件是基于win CE 5.0嵌入式操作系統開發的導航軟件應用程序，用來實現對被控對象的控制功能。導航軟件需要提供一個友好的人機界面，同時配合多功能電子地圖，完成對GPS信號的解析和定位；最終將路徑規劃和語音導航功能映射到整個系統的硬件和軟件的設計過程中。Embedded Visual C++4.0下編寫GPS導航軟件設計流程如圖3所示。

嵌入式導航系統的組成與設計流程