基于ARM处理器的GPS导航系统设计报告

基于ARM处理器的GPS导航系统设计报告姓名班级学号基于ARM处理器的GPS导航系统设计报告一、需求分析1、问题的提出随着我国经济水平和时代的快速发展，汽车行业也蓬勃发展起来。汽车的增长速度远远超过公路的增长速度，汽车拥有量的急剧增加和城市现代化交通建设的相对滞后导致城市交通情况不断恶化。同时，现代物流对运输车辆和货物安全与准时调运的要求、公交与出租车的运营管理、大型的企事业单位日常车辆管理也都对车辆的监控与导航有迫切的需求。面且随着旅游行业的发展，人们急需要一种可以随时随地知道自己方位和目的地的方便设备。2、可行性的分析GPS全球定位系统具有全球、全天候工作，定位精度高，功能多，应用广的特点，通过GPS接收机可以实现精确的自主定位，这为实现车辆的定位和导航奠定了基础。伴随ARM处理器、嵌入式操作系统、路径优化控制算法和GPS网络的成熟，车辆定位导航系统有了新的发展，可以在短时间内实现定位和最优路径导航。本项目在信息系统终端的设计中采用了ARM处理器和嵌入式操作系统UC/OSII（专门为计算机的嵌入式应用设计的，绝大部分代码是用C语言编写的。）作为开发平台，通过采用ARM处理器可达到最大为60MHZ的CPU操作频率，使得数据处理能力大大加强，同时，基于嵌入式操作系统UC/OSII开发设计的软件具备了很强的扩展性和稳定性。二规格说明二、规格说明该嵌入式GPS导航系统由GPS系统获得当时所在的位置的经纬度，通过换算和地图匹配在地图上得到当时的实际位置，然后由用户输入目的地，通过最短路径算法计算最短路径并在矢量地图上显示，同时提取GPS提供的速度，时间等信息显示在屏幕上。1需要采用的设备名称型号功能1）控制芯片S3C2440ARM9处理器GPRS的核心处理器2）液晶显示模块NECTFT35寸屏幕显示输出设备3）GPS模块三星公司的GPSUSBII模块卫星接收装置4）NANDFLASHK9F1208；程序存储区5）NORFLASHAM29LV160DB系统BIOS存储区5）音频处理芯片UDA1341TS；音频输出6）SD卡模块金士顿公司的4GBSD卡；存储设别7）电源模块两个8V可充电锂电池；电源源设备8）操作系统嵌入式LINUX操作系统软件系统2硬件实现本嵌入式GPS导航系统的硬件核心是意法半导体ARM7系列中的16/32位RISC处理器STR710FZ2T6芯片，该芯片强大的实时处理能力和丰富的外围接口非常适合嵌入式系统的开发，本系统正是基于该芯片的这些特点面设计的。系统框图如图1所示。系统以STR710FZ2T6微处理器为核心，与2片512KB的SDRAMIS61LV25616、一片8MB的NANDFLASH和一片2MBNORFLASH（SST39LF160）组成。外部添加了用于接收GPS信号的GPS模块，用于显示的液晶面板以及键盘输入模块。图1硬件框图3主流程图GPS类GPSDRIVERPGPSDRIVERSTASNRPSTASNRGPSINFOPGPSINFOTIMERMASTOROPERATION1GPSDRIVERINTCOMFDINTTIMERID/个个个个个SETCOMCOM_PARAM否则执行前而的第4条。6在导航数据库中选择起始和终止位置,运行路径规划线程在道路网数据中解算出最佳路径并显示到地图上。1GPS数据读入2GPS数据坐标转换3地图匹配4显示实时刷新地图和当前位置5是否求解最佳路径在导航数据库中找出当前位置和终点，在道路网中找出最佳路径否是图4导航功能流程图342GPS数据提取GPS板只要处于工作状态就会源源不断地把接收并计算出的GPS导航定位信息通过串口传送到嵌入式系统中。由于从串口接收的数据帧是一长串ASCII码字节流，在没有经过分类提取之前是无法加以利用的。因此，必须通过程序将各个字段的信息从接收到的字节流中提取出来，将其转化成有实际意义的，可供高层决策使用的定位信息数据。对GPS信息进行提取必须首先明确其帧结构，数据帧主要由帧头、帧尾和帧内数据组成。对于不同的数据帧，其帧头是不同的，主要有“GPGGA”、“GPGSA”、“GPGSV”以及“GPRMC“等。这些帧头标识了后续帧内数据的组成和结构特点。各帧均以回车符和换行符作为帧尾，标识一帧的结束。对数据帧处理，是先对帧头进行判断，然后只对感兴趣的帧进行数据的提取处理。由于帧内各数据段被逗号分割，因此在处理接收数据时一般是首先通过搜寻ASCII码“”来判断是否是帧头，接着对帧头的类别进行识别，然后再根据识别出来的帧类型以及逗号，个数来确定当前正在读取的是哪个定位导航参数，并作出相应的提取和存储。流程图如图5所示。等待判断是否是帧头接收时钟“，”接收纬度接收南北半球接收经度接收东西半球接收速度“，”“，”“，”“，”“，”接收所有数据有效退出等待是是是是是是是是否图5GPS数据接收与提取流程图343显示与查询通过GPS和人工输入接收到的数据，经过MCU的处理，在地图上用醒目的颜色显示出来流程图如下等待输入STR710处理有效LCD显示有效是是否否图6显示流程图三、测试41操作系统烧写测试安装操作系统测试的目的是搭建系统的软件环境，便于后续工作安装LINUX有如下步骤1格式化硬件2安装软件R3安装内核文件4安装文件系统5安装好操作系统后，重启系统42卫星接收测试卫星接收测试的目的是检测接收到卫星的数量，以便在接收到相同卫星的情况下，检测GPS信号。测试位置选择以下四种第一次测试位置室内第二次测试位置室外空旷地带第三次测试位置街道通过测试判断该GPS适合在室内还是在室外用。43地图显示测试地图显示测试的目的是测试载入地图的正误、验证地图上下左右移动的功能。第一次测试判断是否能能实现上下左右移动第二次测试判断是否能实现上下左右移动第三次测试判断是否能实现上下左右移动经测试地图能准确的载入，并能实现上下左右移动的功能44GPS信号检测测试GPS信号测试的目的是测试GPS信号的精确度，通过测试判断GPS数据精确度的高低和误差的大小。45功耗测试测试环境建议户外系统使用硬件GPS模块、SD卡、液晶屏测试次数（次）第一次第二次第三次电流电压功耗通过测试判断，系统功耗的大小。是否能满足设计技术指标。46其他测试1）地图路径变更测试。2）GPS串口波特率设置。47测试结果分析通过以上的测试数据可判断本GPS导航系统是否能很好地实现题目要求的各项功能。是否能达到了设计要求。四可靠性分析在导航定位系统中GPS系统是口前世界上应用得最为广泛的，其功能作用已广为人所接受，加之GPS的接收模块的种类也很多，选择余地很大，可根据系统要求的精度、体积、定时标准加以选择。而且，随着美国取消了其SA政策，提高了输出导航电文的定位精度，使得GPS信号在被接收后不需经过GPS差分站的差分处理，其定位精度也能至少小于15米，这对于大多数民用系统是完全足够的。而且，GPS是一个全天候的系统，极少有工作盲区，除非在有着较为严重的空间遮挡的情况下，一般GPS天线都可以较为顺利的接收到GPS信号。同时，国内外相关行业的产品己大量运用该技术，因此，将GPS定位系统应用于本导航系统不仅具有很高的可行性，还具有相当的可靠性。五总结本系统成功的模拟了个人手持GPS导航系统。用户通过点击触摸屏幕、方便的使用软件。实