基於ARM9-Linux平台的車載導航系統設計

基於ARM9-Linux平台的車載導航系統設計時間：2009-03-25 14:26:33 來源：微電腦資訊 作者：唐良寶 柏子剛

1. 前言
近
年來，隨著國民經濟的迅速發展，人民生活水平的日益提高，各種機動車輛的數量急劇增加，同時對汽車導航系統的需求數量也急劇增加。本文採用了基於
ARM9-Linux 平台的嵌入式系統作為系統的控制平台，提高系統的效能、整合度以及可擴充性；運用GPS 定位技術和先進的GPRS
無線通訊技術相結合的方案，以實現車輛電子地圖導航和短訊息警示；通過LCD
模組的設計實現了車輛各種資訊的靈活顯示，豐富了人機互動介面，使得系統更加智能化。本文所研究的車載GPS
導航系統是智能交通系統（ITS，Intelligent Transportation
System）的一個重要分支，對解決城市交通問題具有重要意義。
2. GPS 全球定位系統（1）
GPS(Global
Positioning System)系統包括三大部分:空間部分—衛星星座、地面控制部分—地面監控系統和使用者裝置部分-訊號接收機。GPS
全球定位系統是隨著現代科學技術的發展而建立起來的一種高精度、全天候和全球性的無線電導航定位、定時的多功能系統。它利用位於距地球2
萬多公裡高、由24 顆人造衛星組成的衛星網，向地球源源不斷的發射定位訊號。地球上的任何一台GPS
接收機，只要接收到任意四顆以上的衛星訊號，經過計算後，就可以得到GPS 接收機的位置(經度、緯度、高度)、時間和運動狀態等資訊。GPS
系統具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便、應用廣泛等特點。
3．系統總體設計
系統主要實現汽車導航和基於手機的車輛防盜功能。
整個系統包括兩大部分：一是車主手機，二是車載部分。手機部分只是一部手機，用來收發短訊息。車載部分主要實現車量的定位導航功能。車載部分具有兩種工作
模式:第一種為“駕駛模式”，這種模式下車主自己駕駛汽車，車主可以方便的利用車載導航系統的人機互動介面進行導航；當車主需要離開自己的汽車時,按下“
安全模式”鍵，啟動第二種工作模式，啟動該模式後,系統不斷利用GPS定位技術,判斷車輛的當前位置是否發生變化。如果有人偷盜車輛,駕駛汽車後汽車位置
發生變化,此時系統發現汽車位置的經緯度發生變化後，系統將通過GPRS 網路即時地向車主發送短訊息報告汽車當前所在位置。
4．系統硬體設計
本系統的硬體主要由主控模組和擴充模組兩大部分組成，其中擴充模組主要包括GPS模組、LCD 模組和GPRS 模組系統硬體的結構框圖1 所示：

4.1 主控模組設計（2）
主
控模組設計是硬體設計的核心，其主要包括電源電路、時鐘電路、複位電路、儲存模組電路、JTAG 介面電路、串列口電路、LCD 介面、SPI
介面以及按鍵電路的設計。本文的處理器採用三星公司的S3C2410，主控模組通過串列口、SPI 介面、LCD
介面與擴充模組相串連構成整個硬體系統。
4.2 GPS 模組選用
GPS 模組主要完成GPS 定位資訊的接收和處理。選用的就是GARMIN 公司的GPS25-LVC 接收機。GPS25 的OEM 介面訊號如表1 所示：

4.3 GPRS 模組選用
GPRS 模組可以用來進行無線通訊，包括語音通訊、收發簡訊息以及無線上網等。本系統選用MC35，主要使用其來完成短訊息的功能。其硬體串連2 所示：

 

5．軟體設計
車載導航系統的硬體為準系統和擴充功能的實現奠定了牢固的基礎，軟體系統的設計，就是要充分利用硬體平台提供的資源，實現商務程序的有序運行，是整個系統設計的重要組成部分。軟體部分的設計主要有（3）:
(1)建立交叉編譯環境；(2)BootLoader 的移植；(3)Linux 作業系統包括驅動的移植； (4)GPS 定位模組程式設計； (5) GPRS 通訊模組程式設計；(6) 顯示介面設計，本文基於MiniGUI實現了上述介面的設計；
5.1 GPS 模組軟體設計
GPS
模組主要完成車輛位置資訊的採集、處理與儲存。由於GPS 採用串列口通訊，所以本文在串列口通訊的基礎上實現了對GPS
資料的接收、處理和儲存。該模組軟體設計的基本思想是這樣的:首先接收完整的NMEA0183
語句，然後提取相關的資料，如時間、經緯度、速度等，再將這些資料送去顯示或者發送出去，並且儲存以便日後查看。
本文系統選用GPS25-LVC
串口1 輸出的NMEA0183 語句。格式如:$GPRMC，082 004，A，3990.347 2，N，11 953.099 0
E，000.0，000.0 130 807 002.5，W*71，表示目前的時間是07 年08 月13 日8 點20 分04 秒(這是UTC
時間，不是本地時間，兩者大約相差8 小時)，位置是北緯39 度90.347 2 分、東經119 度53.099 0 分，速度為O。
5.2 GPRS 無線通訊模組的軟體設計
在對MC35模組的軟體控制中,主要使用的是標準V.25 ter AT命令,為系統開發中所使用到的相關AT命令如表2所示（4）。

AT命令的具體的執行過程如下:
AT
OK
AT +CSCA = +8613800773500/ r
OK
AT +CMGF = 1 / r
OK
AT +CMGS = + 861348137…/ r
> Your car is being stolen! /x1A
+CMGS: 206
OK
在
運行警示功能時,待執行完以上步驟後,警示短訊息即發出,車主手機將接收到一條簡訊,其內容為“Your car is being
stolen!”。然後,MC35模組在MCU的控制下去相應儲存區中即時讀取當前的地理位置,以短訊息的形式不斷報告給車主,以協助車主和警方追繳車
輛。
5.3介面顯示的軟體設計（5）
嵌入式應用的開發是在宿主機(如PC機)上完成的，在宿主機上調試運行嵌入式應用，再將嵌入式應用編
譯連結成可在目標平台上啟動並執行二進位目標代碼。由於用到了MiniGUI庫，所以要將MiniGUI庫編譯連結成可在目標平台上啟動並執行二進位目標程式碼程式庫。
當一個MiniGUI應用被部署到目標平台上並可靠運行時，開發過程才結束。定位資訊介面顯示通過GPS接收的車輛的位置等資訊，再通過擴充電子地圖以便
更直觀地顯示這些資訊。圖3描述了基於
MiniGUI的軟體開發流程：

6.總結
本文作者創新點：1）在ARM-Linux平台上設計實現了車載導航功能，該系統具有成本低、功耗低、處理效能高、穩定性好等特點。2）這種平台便於系統的軟硬體升級。