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引言 随着交通系统的不断发展和完善，定位导航系统的应用范围和领域也越来越广泛，基于GPS，GPRS／GSM，GIS等的车辆跟踪与监控系统正在受到人们越来越多的青睐，显示出强大的发展潜力。GPS(Global Position System，全球定位系统)是美国从20世纪70年代开始的研制。19 93年正式投入运行，它能够全球、全天候、连续实时地为用户提供高精度的三维坐标、三维速度和时间信息。GPS的出现从根本上改变了人们获取空间信息的方式，特别是在交通工具导航、监控、跟踪等领域具有很大的应用价值和发展潜力。 本文在ARM9的硬件平台基础上，利用嵌入式Linux操作系统强大的管理平台的内核与外设的功能，开发了具有导航跟踪与监控功能的智能终端系统。 1 跟踪系统概述 根据车载系统的实际需要，本文在分析GPS的定位原理与GPRS的无线网络结构及特点的基础上，对硬件平台各器件和模块进行选择，提出了终端硬件电路的设计方案；对实时嵌入式操作系统Linux的启动代码移植、内核定制、根文件系统的制作、驱动开发等方面进行了研究；通过选择导航电子地图数据，坐标转换库和图形用户界面等设计了终端的应用程序，并为服务中心的导航监控程序给出一个可行的方案。 2 硬件设计 本系统的终端是以ARM9TDMI-S内核的三星S3C2440A为中央处理器，外设模块有GPS模块，GPRS模块；使用实时多任务内核为Linux 2．6．14。
本系统硬件设计框图如图1所示，系统结构分为六部分，分别为处理器、存储系统、人机接口系统、GPS定位部分、电源管理、GPRS无线通信部分。使用 S3C2440作为主控处理器芯片协调其他四个子系统正常工作，完成GPS定位数据采集、存储、图形显示、音频采集与播放、用户输入，以及与GPRS的通信功能。 2．1 S3C2440介绍 S3C2440是三星推出的一款基于ARM920TDMI-S内核的16／32位RISC嵌入微处理器，它是专为手持设备与一般的消费电子而设计的，能满足小型嵌入式系统中低成本低功耗高性能小体积的要求，频率稳定运行在405 MHz，最高可达533 MHz。S3C2440集成了丰富的片上资源，在开发过程中可有效减少外围的设备部件，以降低系统的成本。 2．2 存储系统 本系统使用的SDRAM是由韩国现代公司的HY57V561620芯片，作为数据存储空间。该芯片具有32 MB的存储空间和16 b数据宽度，适合需要大容量和高带宽的嵌入式系统使用，芯片采用3．3 V的外部电源。整个存储空间被分为4个Bank，每个Bank的容量为4M×16 b。 使用的NAND FLASH是三星公司推出的K9F1208芯片，作为程序存储空间。芯片工作电压为3．3 V，该芯片的存储容量为64 MB，整个存储空间被分为4096个Block，每个Block又被分成32个Page，而每个Page的容量为528B(512 B+16B)，其中16B空间是作为I／O缓冲器使用的。 考虑到系统需要存储大量的地图信息，而NANDFLASH只有64 MB，其中绝大部分的空间已被Linux操作系统的启动代码及操作系统的镜像和系统根文件系统占用。因此，在设计系统时加入了SD卡接口电路。 S3C2440集成了SDI接口，该接口支持各种容量的SD卡，并可工作在DMA模式和中断模式。 2．3 人机接口模块 LCD液晶屏由于具有体积小、重量轻、低电压、低功耗等特点，非常适合本系统的要求。LCD屏显示图像，不但需要LCD驱动器，还需要有相应的LCD控制器。LCD控制器则有专门的外部电路来实现。 S3C2440芯片集成了LCD控制器，可以支持各种单色，伪彩，真彩液晶屏，TFT彩屏，还提供1通道的LCD专用DMA。本系统中所外接的LCD是NEC 3．5寸触摸式、彩色液晶屏，型号为NL2432HC22-23B。 2．4 GPS模块 GPS系统采用高轨测距体制，以观测站至GPS卫星之间的距离作为基本观测量。通过对4颗或4颗以上的GPS卫星同时进行伪距或相位的测量即可推算出接收机的三维位置。根据所接收到的经纬度信息，与电子地图数据进行比较，可在地图上显示出车辆当前的位置和行驶方向。 GPS模块是GPS15L／H。接口特性如下：RS 232输出，可输入RS 232或者具有RS 232极性的TTL电平。可选的波特率为：300 b／s，600 b／s，1 200 b／s，2 400 b／s，4 800 b／s，9 600 b／s，19 200 b／s。 串口输出协议：输出NEMA0183格式的ASCII 码语句，输出：GPALM，GPGGA，GPGLL，GPGSA，GPGSV，GPRMC，GPVTG(NMEA标准语句)；PGRM B，PGRME，PGRMF，PGRMM，PGRMT，PGRMV(GARMIN定义的语句)。还可将串口设置为输出包括GPS载波相位数据的二进制数据。输入：初始位置、时间、秒脉冲状态、差分模式、NMEA输出间隔等设置信息。在缺省的状态下，GPS模块输出数据的波特率为4 800 b／s，输出信息包括：GPRMC，GPGGA，GPGSA，GPGSV，PGRME等，每秒钟定时输出。 2．5 GPRS模块 考虑到监控车辆是移动的，因此车载终端和监控中心之间的数据传输必须采用无线的方式。本系统采用西门子公司的GPRS模块SIM300，该模块适合工作在环境变化大，周围环境较恶劣的场所。本模块具有标准AT命令接口，可以提供GSM语音、短消息和GPRS上网等业务。根据系统的功能要求，本系统只要实现S3C2440与模块之间的通信，并将GPS的经纬信息发给服务中心，并进行服务中心与客户终端之间的话音信息传送。 (责任编辑：admin) |
