著科技化的角度持續(xù)加快，迫使有越來越多的人必須在緊湊的時(shí)間及地點(diǎn)進(jìn)行工作，而當(dāng)城市化的速度不斷地膨脹后，不僅導(dǎo)致交通網(wǎng)絡(luò)日益復(fù)雜，人們必要的移動(dòng)性也有越來越頻繁的趨勢。使得每個(gè)人對(duì)空間信息有了更多的依賴，使得人們對(duì)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(tǒng)為主要平臺(tái)的數(shù)碼地理整合性應(yīng)用與其因應(yīng)方案，也就是手持式、車載 GPS 全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，便可解決對(duì)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(tǒng)，設(shè)計(jì)了一套可靠且實(shí)用的嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)，所提供的功能可以滿足人們現(xiàn)階段日常生活的需要。

1 嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)主要組成

嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)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(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件組成，其中系統(tǒng)軟件主要指嵌入式操作系統(tǒng)，應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制功能；中間層也稱為板級(jí)支持包（BSP），它將上層軟件和底層硬件分離開來，使系統(tǒng)的底層驅(qū)動(dòng)與硬件無關(guān)。

BSP 是板級(jí)支持包，是介于主板硬件和操作系統(tǒng)之間的一層，應(yīng)該說是屬于操作系統(tǒng)的一部分，主要目的是為了支持操作系統(tǒng)，使之能夠更好的運(yùn)行于硬件主板。BSP 是相對(duì)于操作系統(tǒng)而言的，不同的操作系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于不同定義形式的 BSP，例如 VxWorks 的 BSP 和 Linux 的 BSP 相對(duì)于某一 CPU 來說盡管實(shí)現(xiàn)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(tǒng) BSP 的定義形式來寫（BSP 的編程過程大多數(shù)是在某一個(gè)成型的 BSP 模板上進(jìn)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(dǎo)航系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)

構(gòu)成嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)的硬件核心是 S3C2440A 微處理器。它是一款 ARM920T 的內(nèi)核 RISC 處理器。外接部分包括：存儲(chǔ)模塊 SDRAM，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(dǎo)航系統(tǒng)硬件組成如圖 1 所示。

2.2 GPS 核心模塊電路設(shè)計(jì)

GPS 是英文 GlobalPositioningSystem（全球定位系統(tǒng)）的簡稱，而其中文簡稱為“球位系”.GPS 是 20 世紀(jì) 70 年代由美國陸海空三軍聯(lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)收集、核爆監(jiān)測和應(yīng)急通訊等一些軍事目的經(jīng)過 20 余年的研究實(shí)驗(yàn)，耗資 300 億美元，到 1994 年 3 月，全球覆蓋率高達(dá) 98%的 24 顆 GPS 衛(wèi)星星座己布設(shè)完成。在機(jī)械領(lǐng)域 GPS 則有另外一種含義：產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GeometricalProductSpecificaTIons）- 簡稱 GPS. 另外一種解釋為 G/s（GBpers）

該導(dǎo)航系統(tǒng)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(xié)議的 OEM GPS 接收芯片，具有極低功耗、最少的硬件設(shè)計(jì)等特點(diǎn)。模塊與 S3C2440A 接口電路如圖 2 所示。其中，RX_GPS，RX_GPS 接入 UART 端。

3 嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)軟件由嵌入式系統(tǒng)軟件（Win CE 5.0）和應(yīng)用軟件（GPS 導(dǎo)航軟件）組成。

3.1 Win CE 5.0 嵌入式操作系統(tǒng)的構(gòu)建

WindowsCE 是微軟公司嵌入式、移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)的基礎(chǔ)，它是一個(gè)開放的、可升級(jí)的 32 位嵌入式操作系統(tǒng)，是基于掌上型電腦類的電子設(shè)備操作系統(tǒng)，它是精簡的 Windows95，WindowsCE 的圖形用戶界面相當(dāng)出色。WinCE5.0 在 2004 年 5 月份推出，微軟宣布 WinCE5.0 擴(kuò)大開放程序源代碼。在這個(gè)開放源代碼計(jì)劃授權(quán)下，微軟開放 250 萬行源代碼程序作為評(píng)估套件（evaluaTIonkit）。凡是個(gè)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(shí)，則再依執(zhí)行時(shí)期（Run-TIme）授權(quán)，支付 WinCE5.0 核心每臺(tái)機(jī)器 3 美元的授權(quán)費(fèi)用，這也是微軟第一個(gè)提供商業(yè)用途衍生授權(quán)的操作系統(tǒng)。

3.2 Win CE 操作系統(tǒng)下的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)

應(yīng)用軟件是基于 win CE 5.0 嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)的導(dǎo)航軟件應(yīng)用程序，用來實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制功能。導(dǎo)航軟件需要提供一個(gè)友好的人機(jī)界面，同時(shí)配合多功能電子地圖，完成對(duì) GPS 信號(hào)的解析和定位；最終將路徑規(guī)劃和語音導(dǎo)航功能映射到整個(gè)系統(tǒng)的硬件和軟件的設(shè)計(jì)過程中。Embedded Visual C++4.0 下編寫 GPS 導(dǎo)航軟件設(shè)計(jì)流程如圖 3 所示。

應(yīng)用軟件編輯好后，建立 PC 機(jī)與嵌入式系統(tǒng)的 AcTIveSync 連接，將導(dǎo)航軟件移植到 Win CE 5．0 操作系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)界面如圖 4 所示。用戶根據(jù)導(dǎo)航軟件的當(dāng)前位置，確定現(xiàn)在所處的方位，通過矩陣鍵盤的輸入目的地。導(dǎo)航軟件可進(jìn)行路徑規(guī)劃和語音導(dǎo)航。

4 結(jié) 語

這里從硬件、軟件兩部分入手，簡述了嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)的整個(gè)設(shè)計(jì)過程，涉及到 S3C2440A，WindowsCE5.0 和 GPS 模塊在系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)的可運(yùn)用在手持式、車載式衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中，使人們?nèi)粘Ｉ钪谐鲂懈颖憬荩熊嚫影踩袕V闊的應(yīng)用前景。

責(zé)任編輯：ct