基于嵌入式LINUX的車載導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第第II頁第III第III頁緒論 1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 1GPS/GPRS系統(tǒng)的組成原理及構(gòu)成 2GPS定位基本原理 2GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及傳輸原理 3系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 4系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 4Linux在S3C2440上的移植 5多線程技術(shù)在Qt中的應(yīng)用 6總 結(jié) 7致謝 8參考文獻(xiàn) 9第PAGE第9頁緒論電子控制系統(tǒng)實(shí)時顯示出來，讓用戶得到充分的駕駛信息，以ARM在全世界得到越來越廣泛的應(yīng)用，大大提高了用戶駕駛體驗(yàn)與車輛運(yùn)行的安全性。但目前市場上的車載導(dǎo)航系統(tǒng)多使用WinCE而且對硬件要求較高，運(yùn)行速度偏慢。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)1SAMSUNGS3C2440ASTN/CSTN/TFTLCD1024ⅹ7681523CAN接實(shí)時時鐘等；通過RS232GPSGPRS模塊;64NBSDRAM，用于操作系統(tǒng)內(nèi)存空間，存放動態(tài)數(shù)據(jù)和運(yùn)行程序;系統(tǒng)外擴(kuò)64MBFlashLinux內(nèi)核，文件系統(tǒng)，應(yīng)用程序和用戶數(shù)據(jù)。1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Linux操作系統(tǒng)，并選擇Qt/Embedded作為圖形用戶界面QtTrolltech是QtQt特有的信號/槽/slot）機(jī)QTOpenGLSVG.能充分滿足導(dǎo)航系GPS實(shí)時獲取車輛位置（包括經(jīng)緯度與時間等）和運(yùn)行信息（包括車速與方向等，在電子地圖上顯示相關(guān)導(dǎo)航信息，用戶通過觸摸屏操作，提供地圖漫游、地圖查詢和道路信息管理等功能。GPS/GPRS3.1GPS3.1GPS定位基本原理GPSGlobalPositiONingSystem的縮寫。GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間部分--GPS衛(wèi)星星座；地面控制部分--地面支持系統(tǒng)；用戶設(shè)備部分--GPSGPSGPSGPS三維位置、速度和時間等信息。GPS20200km高度均624計(jì)算出平面坐標(biāo)（經(jīng)緯度）GPS的基本定位原理。如圖2所示GPS定位原理圖。程式中各個參數(shù)意義如下:圖2GPS定位原理圖程式中各個參數(shù)意義如下:x,y,zxiyizi(i=1,2,3,4)4t時刻的空間直角坐標(biāo)，可由衛(wèi)星導(dǎo)航電文求得。Vti(i=1,2,3,4)4星鐘的鐘差，由衛(wèi)星星歷提供。Vt0x,y,zVt0。3.2GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及傳輸原理GPRSGeneralPacketRadioService,包交換"(Packet-Switched)(分組)，每個分組信息都載有接受地址和發(fā)送地址的標(biāo)識；在傳送數(shù)據(jù)之前，先建立虛連接，然后依序發(fā)送。目前中國移動GPRS網(wǎng)絡(luò)已覆蓋全國所有省、直轄市、自治區(qū)，網(wǎng)絡(luò)遍及240多個城市。利用分布廣泛的GPRS網(wǎng)絡(luò)，可以很容易地實(shí)現(xiàn)異地?cái)?shù)據(jù)的無線傳輸，并且價格十分低廉。GPRS具有以下優(yōu)點(diǎn)：①永遠(yuǎn)在線：只要激活GPRS應(yīng)用后，將永遠(yuǎn)保持在線，不存在掉線問題，類似于一種無線的專切換使用，電話上網(wǎng)兩不誤。⑤高速傳輸：GPRS171.2kbit/s,目前GPRS40kbit/sGPRSGSM網(wǎng)絡(luò)中增加了SGSN(ServingGPRSSupportNodGPRS節(jié)點(diǎn)GGS（GatewayGPRSSupportNod，網(wǎng)關(guān)GPRS節(jié)點(diǎn)SGSNGGSN之間完成移動分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，GGSN主要是起網(wǎng)關(guān)作用，它GGSN提供了GPRS網(wǎng)絡(luò)與InternetSGSNGPRS通訊過程就是車載終端發(fā)出的數(shù)StationSystem基站系統(tǒng)GPRSGGSN,GGSNInternetInternetTCP協(xié)議傳給上位機(jī)，終端接收數(shù)據(jù)的流程則與此相反，GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)在網(wǎng)絡(luò)層使用TCP/IP協(xié)議。系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4.14.1系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)主要由以下模塊組成：用戶界面顯示模塊、GPRS通訊模塊、GPS定位模塊、地圖匹配模塊、路徑規(guī)劃模塊、電子地圖模塊、底層通訊模塊等。如圖3所示系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)總體框圖[3]。圖3系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)總體框圖用戶界面顯示模塊：用戶與車載導(dǎo)航系統(tǒng)交互的平臺，通過調(diào)用其它模塊起到信息交互的作用；GPRS通訊模塊：將用戶駕駛信息及車況信息實(shí)時傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控端，不僅起到記錄車況的作用，而且還能防盜；GPS定位模塊：實(shí)時接收衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，包括經(jīng)緯度，時間，海拔，即時速度等；地圖匹配模塊：根據(jù)GPS定位獲得的數(shù)據(jù)，與系統(tǒng)中存儲的地圖信息進(jìn)行匹配，獲得車輛周圍的地理信息，為用戶提供參照；路徑規(guī)劃模塊：用戶輸入起始坐標(biāo)和終點(diǎn)坐標(biāo)，系統(tǒng)自動計(jì)算最近道路，從而起到車輛導(dǎo)航的作用；底層通訊模塊：通過CAN總線及232總線，獲取車輛各種信息，從而在用戶顯示界面上顯示出來。4.2Linux4.2LinuxS3C2440上的移植嵌入式Linux管理整個導(dǎo)航系統(tǒng)的硬件設(shè)備并對所有程序進(jìn)行調(diào)度，是軟件系統(tǒng)LinuxPC它一般包括啟動加載代碼（Bootloader）的移植、內(nèi)核移植、驅(qū)動程序的編寫、文件系U-bootADS環(huán)境下進(jìn)行編譯，將編譯成功的二進(jìn)制代碼燒寫到開發(fā)板所帶Flash上，然后在上電啟動。Bootloader首先完成硬件設(shè)備的初始化，LinuxLiuuxLinux內(nèi)核的第一條指令處。從Linux3種基本設(shè)備類型：字符設(shè)備，塊設(shè)備，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。車載導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動程序由以下三個部分組成：存在和能否正常運(yùn)行；Liuux中斷服務(wù)子程序；I/OI/O到內(nèi)核中，在系統(tǒng)啟動時和內(nèi)核一起啟動。文件系統(tǒng)構(gòu)成了Linux系統(tǒng)上所有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。經(jīng)過比較，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時決定使用CramfsRAM中，會盡可能給實(shí)際執(zhí)行的應(yīng)用程序保留RAM空間，而且可以為運(yùn)行時解壓縮挪出額CPUmkcramfscramfsLinux啟動時自動加載根文件系統(tǒng)，完成系統(tǒng)的啟動。4.34.3Qt中的應(yīng)用在具有圖形用戶界面的Qt應(yīng)用程序中，主線程由GUI線程充當(dāng)，它同時擁有一GUI線程作為工作線程來處理其它耗時操作，例如不斷更新的車輛方向、速度，地圖的匹配等。這樣，即使在負(fù)載很重的情況下，應(yīng)用程序也可以保證圖形用戶界面的響應(yīng)。依賴QtGUIexec()函數(shù)后，要么等待一個事件，要么處理一個事件，每一個線程4QcoreApplication::exec()啟動事GUIQthread::exec()啟動各自的事件循環(huán)。如圖4所示Qt圖形界面原理圖。圖4Qt圖形界面原理圖總 結(jié)LiuuxLinuxQt/Embeded軟件進(jìn)行用戶顯示界面設(shè)計(jì)，一次編寫，隨處編譯，方WinCE程序所不能比擬的。致 謝我衷心地感謝所有在我做課程設(shè)計(jì)期間幫助過我的人。在本次設(shè)計(jì)中通過老師的細(xì)心指導(dǎo)，使我遇到的許多困難都得到了解決，使我在業(yè)務(wù)水平上、知識層次上均得到了提高。在做課程設(shè)計(jì)的過程中，感覺到學(xué)習(xí)和實(shí)際操作的還是完全不同的，在實(shí)際操作的過程中會遇到很多很多意想不到的問題。在這里不僅是對自己知識的衡量，更是對自己意志的鍛煉。在這短時間里，使我的知識從理論升華到實(shí)踐，并且提高了獨(dú)立分析問題、解決問題的能力，還學(xué)到了許多新的知識，了解到做一件事情，并不像想象中的那么簡單，往往需要將各個方面都要考慮周全，才能達(dá)到預(yù)期的效果。相信這次設(shè)計(jì)的經(jīng)歷一定會為我在將來不久踏上工作崗位打下良好的實(shí)踐基礎(chǔ)。課程設(shè)計(jì)能按時完成，在這里要衷心感謝我的指導(dǎo)老師，在整個做課程階段，指導(dǎo)老師給予我很多的關(guān)心和指導(dǎo)。參考文獻(xiàn)陶欣編..