毕业设计（论文）-基于ARM处理器的车载GPS定位终端设计.doc

天津工业大学毕业设计（论文）基于ARM处理器的车载GPS定位终端的设计与实现姓 名 学 院 专 业 指导教师 职 称 年 月 日摘 要 本文研究的是基于ARM处理器的车载GPS定位终端的设计与实现，系统原理是将STM32F103C8T6与uBlox-6M GPS模块之间通信，系统通过TF卡储存的位置信息，然后将位置信息传输给上位机。在PC机上对记录的位置信息显示运动轨迹等工作。本设计主要研究GPS模块控制、STM32编程开发、电路设计调试、操作输入、显示控制、上位机通讯和上位机软件设计等。一个能独立记录行使数据并传输给上位机的系统。 整个系统分为车载部分和上位机部分，车载部分采用uBlox-6M GPS模块连接GPS天线来实现卫星定位、获取授时、计算实时速度、计算海拔高度等，使用STM32处理器来实现数据的存储和控制，使用LCD12864显示实时的数据信息。上位机部分实现百度地图接口，通过百度地图接口实现位置信息定位显示，显示当前轨迹等信息。实现位置记录显示回放等。关键词： ARM;GPS;跟踪;串口;uBlox-6M;定位;ABSTRACTThis paper studies the vehicle GPS terminal based on ARM processor design and implementation of system principle is STM32F103C8T6 with uBlox - 6M communication between GPS module, system through the TF card store location information, and then the transmission of location information to the PC.In the PC to record the location of the motion trajectory information display, etc.This design mainly research the GPS module, STM32 programming development, circuit design and debugging, operation input, display control, PC communication and PC software design, etc.An independent record data and transfer to PC system.The whole system is divided into car parts and upper machine parts, automotive part adopts uBlox - 6 m GPS module to connect the GPS antenna to realize positioning, access, real-time calculation speed, calculation such as altitude, use STM32 processor to implement the data storage and control, use LCD12864 display real-time data information.Upper machine part baidu map interface, by baidu map interface position information, according to the positioning information such as show the current track.Playback position records show.Keywords： Vehicle;GPS;Tracking;Serial port.UBlox - 6M;Positioning;目 录第一章 绪论11.1 研究背景及其意义11.2 本课题研究内容1第二章 系统相关技术简介22.1 GPS定位技术简介22.2 全球定位系统的定位原理简介3第三章 系统结构方案53.1 系统总体结构方案53.2 系统组成和功能63.3 硬件和方案设计对比和选取7第四章 硬件电路设计164.1 电源电路设计164.2 按键电路设计164.3 复位电路电路设计174.4 晶振电路设计184.5 JLINK仿真接口电路设计184.6 GPS接口电路设计194.7 TF卡接口电路设计204.7 显示屏接口电路设计20第五章 车载系统的软件设计225.1 单片机软件设计225.2 下位机软件开发环境介绍25第六章 上位机软件设计实现306.1 开发软件306.2 百度地图API33第七章 系统说明和测试347.1 系统操作说明347.2 系统测试34结 论37参 考 文 献38第一章 绪论1.1 研究背景及其意义今天,在经济和社会的快速发展,城市的扩张，交通已经成为不可或缺的生活的一部分。随着汽车的普及,交通问题变得越来越严重，在这种情况下，您需要使用发达的网络，开放新的车辆使用智能车辆调度系统管理的方法操作，实现车辆的智能管理，灵活调度。因此开发了一种可以实现各种各样的城市车辆管理系统是必要的，但实现调度的前提是知道道路拥堵，只是很多车辆的位置信息。车辆轨迹跟踪系统的设计使用GPS传输实现统计车辆的路线，和其他操作参数，通过全面的操作得到有效的调度方案。1.2 本课题研究内容这一主题的研究要求我们完成车辆轨迹跟踪系统设计基于GPS、汽车零部件应该能够接受一个GPS卫星信号，信号处理和分析，得到了经度、纬度和速度等所需的数据。电脑需要接收车辆数据经分析的一部分，并通过计算机软件可以阅读可以实现的功能位置和交通信息的跟踪和分析。第二章 系统相关技术简介2.1 GPS定位技术简介全球定位系统（GPS）被认为是一个由美国开发关键的空间计划，成为了阿波罗登月计划，航天飞机计划之后第三大空间计划。卫星高度为20183公里，GPS卫星轨道倾角55度，操作周期接近12个小时。不仅可以在全球范围内的用户提供超过4颗卫星信号实现高精度的三维位置测量，实时获取三维速度矢量，并能提供高精度授时服务。全球定位系统(GPS)由三部分组成的:空间卫星、GPS卫星星座、地面控制部分、地面监控系统;GPS信号接收机。图2.1 GPS的组成2.1.1 空间卫星GPS卫星星座是由24颗卫星，其中包括21个工作卫星，3备用卫星。24颗卫星550年6角均匀分布的地球轨道。GPS卫星发送和接收机，操作系统，太阳能电池，原子钟、传动系统和各种辅助设备。卫星运行周期为半个恒星日，11个小时58分钟。卫星运行高度为20183公里。卫星的伪距测量接收机，GPS卫星发射三个伪随机编码信号,即C / P代码和代码，X和Y，分别在两个载频调制发射。0框架-相位测量/捕获的院子里，私人用户提供标准定位服务(SPS)；P代码，密码和让步为美国军方用户提供精密定位服务(PPS)。严格限制未经授权的用户使用P代码，并防止敌人发送虚假欺骗P码，美国1月31日，1994年采用卫星电子欺骗(反欺骗- s)技术措施,进一步P代码加密代码编译成Y码。2.1.2 地面控制GPS卫星地面控制部分的主要任务是维护，维持其正常功能。主要功能包括:保持卫星在轨道上的位置正确；星载子系统监控操作；监测卫星太阳能电池；更新卫星星历表和其他指令在导航信息，确定卫星的例外:控制选项可用性(SA)和欺骗(年代)，如另一个重要影响之外的地面控制部分是保持所有的GPS卫星同时，GPS时间标准。这将需要监控GPS卫星地面控制部分的时间，而时钟差，然后注入站的卫星。GPS卫星和导航信息发送到用户设备。地面控制部分包括一个主站，3个注入站和5个监测站。2.1.3 用户设备GPS用户设备通常被称为一个全球定位系统接收器，它处理升带卫星信号，以确定用户信息，如位置，速度和时间。GPS接收机快速捕获的卫卫星高角度接收卫星信号的快速采集、卫星信号的测试和跟踪，接收卫星信号的放大、转换和处理，以确定卫星接收天线的信号传输时间。GPS接收器可以分为两个天线单元和接收单元。天线单元由两部分组成，接收天线和前置放大器。接收天线主要是全向天线，可以从任何方向接收GPS信号，电磁波能量的变化规律可以被转换成相同的电流信号。前置放大器可以极度疲弱GPS电流信号放大。接收单位是最重要的信号通道和微处理器的一部分。信号通道信号通道数。使用多个通道同时向多个卫星观测，实现快速定位。接收器收集位置数据存储在内存中,进行后续处理。微处理器有各种数据处理软件，可以选择合适的卫星测量，为了获得最好的几个图形，根据观测值可以计算和卫星星历表，找到你需要的信息。软件也是一个GPS接收机的重要组成部分，包括内置的软件和应用软件两部分。内置软件控制接收机信号通道，每颗卫星信号测量和处理时间序列；控制微处理器自动操作，以及外围接口。这个软件已经和接收器、GPS接收机一般养护ROM.Application软件主要指的是为后续处理观测数据,一些软件功能齐全，可以提高定位精度，速度和时间，提高工作效率，方便用户使用，满足不同客户的需求，开发新的应用程序。软件的质量和功能已经成为一个重要指标反映了GPS接收器。2.2 全球定位系统的定位原理简介全球定位系统(GPS)可以提供高精度全球用户的信息，如位置，速度和时间，简要介绍了位置的基本原理。根据GPS定位方法主要包括伪距测量法和多卜勒法和载波相位测量法和干涉法4种，其中伪距测量方法简单，在引入伪距法的唯一原理中得到了广泛的应用。用户接收机接收卫星信号，卫星传输到用户的确定时间，然后方法确定卫星到用户的距离，称为卫星被动测距。距离和电波传播延迟时间的关系如下：R=cxT 式(2-1)C是光速，T波传播延迟时间，距离R卫星给用户。根据卫星信号的卫星星历信息，我们可以当每个卫星发射位置，来确定用户卫星的位置为中心，半径的球体。同样,用户确定三个卫星的距离，可以确定用户在空间的位置，也就是说，三个球面相交。如果测量点在地上，然后只需要测量二维位置，所以需要确定用户的距离两颗卫星可以确定用户的位置。卫星被动测距定位原理非常简单，但要确保用户卫星距离，无线电波传播延迟时间测量卫星到用户，所以用户必须保持精确的同步和卫星时钟时间。因为普通用户无法配备原子钟，测量的距离卫星接收设备，包括卫星时钟和用户介绍了贝尔的时钟误差。称之为包含时钟不同误差的测量距离的“伪距”。在GPS接收机只要4卫星伪距、三维坐标。对于陆地、海上用户，如果你知道天线的高度，那么只需要测量用户三个卫星伪距可以确定二维位置以及用户对GPS系统时钟相位偏差。差分GPS(DGPS)可以进一步提高定位的准确性。微分的原则GPS高精度GPS接收器安装在正确的位置已知的基准站点,通过GPS位置和实际位置参考站伪距测量误差,正确的基站,错误传播到周围的空间,经修正的全球定位系统接收器接收到的信号可以被修改，以提高其全球定位系统的定位精度。第三章 系统结构方案3.1 系统总体结构方案系统总体结构示意图如图3.1所示。系统由GPS模块、STM32处理器、按键、显示屏、仿真器、TF卡和上位机软件等共同构成。 图3.1 系统总体结构示意图系统选用STM32F103C8T6单片机处理器，通过单片机对GPS模块控制，读取模块内部数据，通过运算获得当前的位置信息、速度信息、当前时间、当前速度、海拔高度等。单片机对按键进行实时扫描使得系统能够及时获取系统的用户的控制信息，对数据进行处理和操作。显示部分是通过单片机控制实现的，通过按键操作更改显示项目，单片机获取的GPS信息会实时显示到LCD显示器上，使用TF卡将实时的数据进行储存记录，采用jlink仿真器对STM32进行在线调试，找出程序问题进行现场更改调试。 3.2 系统组成和功能 3.2.1 系统的组成如图3.2所示为系统的构成，其中系统由GPS、微处理器控制模块、电源及显示等构成，电脑客户端软件通过串口与系统连接，结构图如下：。图3.2 系统总体结构框图定位系统测量计算位置信息的原则,系统由GPS模块接收GPS信号,然后相应的测量,为了得到我们需要的数据。单片机数据处理和存储,并提供信息,用户可以看到液晶显示器目前的GPS位置信息。系统设备连接电脑后,单片机传输信息到客户端计算机,通过客户端软件VB实现定位的位置读取和分析,有效的结果,通过界面将显示结果显示地图。通过系统的LCD显示屏和客户端软件，用户和可以很方便的获取车辆当前的位置信息和速度、海拔等信息。 3.2.2 系统的功能本系统分为车载部分和PC软件两个部分组成，车载部分实现数据处理、储存、显示，PC系统实现数据的处理、分析和显示，系统主要实现以下功能：（1） 定位功能：汽车零部件通过STM32单片机控制GPS模块接收卫星信号，处理卫星信号，位置数据显示到LCD显示，并将位置信息进行储存处理。（2） 数据分析功能：将车载部分的系统通过串口与电脑连接后，将数据传输到电脑软件端，通过电脑软件对系统进行分析处理，获取分析数据。3.3 硬件和方案设计对比和选取3.3.1 主控芯片单片机方案方案一：采用ATMEL公司的AVR单片机，AVR单片机硬件结构采用8位和16位机妥协策略，采用单周期指令集，使用本地寄存器堆内存(32个寄存器文件)单一及高速输入/输出程序(即输入捕获和输出不是一个匹配寄存器和相应的控制逻辑)。提高指令执行速度(1 MIPS / MHz),克服了软件瓶颈现象,增强了系统功能。Atmega128单片机,有64个引脚，可达16MHz运行频率，IIC，UART，SPI接口丰富，但是价格很高。性能也只能进行些小型任务处理，虽然支持在线调试功能，但是调试接口速度比较慢，仅仅适合相对较小的程序模块的调试应用。图3.3 ATMEGA128单片机脚位图方案二：使用宏晶科技有限公司的STC12C5A60S2增强型51内核单片机处理器作为主控芯片，它有两个硬件集成的全双工串行通信接口。此芯片内置ADC(模数转换)和IIC总线接口，且内部时钟不分频，可达到1MPS。性价比很高，实用性高，上手快。作为51内核的单片机开发具有很多优势，入门很方便快捷，51单片机开发相对比较通俗易懂，是很多入门级学者的首选，但是它采用的8位处理器内核，相对来说处理速度比较低，端口驱动能力比较弱，内部集成接口也相对较少，很多程序上开发和需求达不到要求，并且不支持在线仿真，对程序调试难度相对较大。图3.4 STC12C5A60S2脚位图方案三：使用意法半导体(ST)公司STM32F103C8T6单片机处理器作为主控芯片。STM32芯片是基于ARM的架构,相对于其他单片机丰富的外设,高频率,低价格,操作简单,调试方便,功耗低。时钟频率72 MHZ，基本时钟频率是36 MHZ。它采用32位的CORTEX M3内核，运算处理速度高，接口丰富，拥有硬件USART、SPI、IIS、IIC、CAN、USB等丰富的接口，可以通过J-LINK进行软件在线仿真调试，方便找出程序中的问题和漏洞，可以跟踪参数变量状态，是软件编程的良好助手。图3.5 STM32F103C8T6脚位图考虑到此系统的复杂度、系统的成本和系统需要的功能接口，方便软件调试，因此选用STM32F103C8T6单片机处理器作为主控芯片来实现系统的功能的运算处理。3.3.2 GPS模块方案选择 通过各个方面的对比和参照，本设计GPS开发选用uBlox-6M GPS模块，模块支持USB通讯、串口通讯、串口通讯支持COMS电平（0-3.3V）、TTL电平（0-5V）、RS232电平（-12V到+12V）,模块支持3.3V单片机系统和5V单片机系统的RS232串口通讯。定位精度为3米，授时精度为1微妙，最大速度为515米每秒。开发过程中使用RS232接口和模块通讯来获取位置、时间、速度、海拔等信息。模块需通过天线来和卫星通讯，使用过程中天线要暴露在露天无遮挡的条件下，防止信号的遮挡和干扰，让定位更准确。uBlox-6M GPS模块使用的是NMEA0183标准协议格式输出，里面包含了位置、当前时间、实时速度、海拔高度等数据信息。通过对数据信息的解析来实现获取各种需求信息。图3.6 uBlox-6M GPS模块图3.3.3 LCD显示器的选择方案一：使用LCD1602液晶显示器显示，液晶显示器(LCD)的分类方法有很多，通常根据显示模式可分为段式，字符式，点阵，字符型液晶显示模块是一个专门用于字母，数字，符号，点阵LCD，LCD1602背光和没有背光分为两种，基本控制器主要是HD44780和厚比与背光没有背光,是否带背光不LCD1602不同应用的主要技术参数:显示容量:16 x 2字符，芯片工作电压:4.5 - -5.5 V，工作电流:2.0 mA(5.0 V)，模块最佳工作电压:5.0 V。接口信号分别是:1脚:VSS的权力。2脚:积极的一面。VDD权力，3脚：VL液晶偏差信号，4脚:RS数据/命令选择结束(H / L)，5脚:R / W读/写选择结束(H / L)，6脚:E可以使信号，7 脚 14脚:D0 D7数据I / O，15脚:BLA背光正极，16脚，背光负极。LCD1602能支持显示两行共16个英文或阿拉伯字符，价格相对来说比较便宜，编程控制也很简单，但是分辨率很低，显示数据量比较小，内部没有集成中文字库不支持中文显示，仅能显示英文字符和阿拉伯数字，灵活性不高，在本次使用中不能完全实现对各种信息的显示和切换，系统中需要显示中文字符来通俗易懂，因此LCD1602不能完全满足当前设计中对显示信息的各种需求，不能完全将信息展示给用户，不用使用通俗易懂的中文显示，因此不适合使用到本设计中来。图3.7 LCD1602实物图方案二：诺基亚5110液晶显示屏是84 x48点阵液晶显示器,可以显示四个汉字,通过串口与单片机处理器进行通信，支持多种串行端口通信协议(如AVR单片机SPI,MCS51串口模式等等)通过串口传输速率可以上4 MBPS,可以编写全速来显示数据,不需要等待时间。LCD控制器通过LCD驱动芯片,减少模块的体积。低电压供电,正常的工作电流在200A,并有掉电模式更省电，5110液晶屏拥有很多优势和有点。NOKIA 5110 LCD控制比较复杂，消耗单片机处理资源较多，且显示字符数较少，不大适合数据显示和控制设计使用，针对本次设计很不适合。图3.8 NOKIA5110LCD实物图方案三：采用LCD12864显示，LCD12864的分辨率是128x64点阵，能够显示8x4个汉字，可以通过4位/ 8位端口进行并行控制、也可以使用2或3线串行接口方式,它是内部包含国标一级和二级的简体中文字符点阵图形液晶模块;显示分辨率128 x 64,内置8192个,16 * 16点阵的汉字,和128个16 * 8 ASCII英文字符和阿拉伯数字集。通过使用该模块可以实现灵活的界面和简单方便的操作指令,可以用中文构成了人机交互式图形的界面。可以显示8x4行16 x 16点阵字符。也可以完成图形的显示。低压低功耗是其另一个重要特性。组成的液晶显示器(LCD)的模块方案并与类型的图形点阵液晶显示模块，控制很方便,无论硬件电路结构或显示程序更简洁,这个模块的价格略低于相同的位图图形液晶模块。因此在本设计中是一个不错的选择。图3.9 LCD12864实物图通过对照综合成本和实用性考虑，我选择LCD12864作为系统的显示器，LCD12864能显示的信息较多，并且支持中文汉字的显示，能够让显示的信息通俗易懂，是用户能够更加方便的获取当前的系统的信息和结果，对系统参数的显示有足够的空间，方便查看。而且LC12864使用并行接口进行数据显示控制方便快捷，可以大大减少处理器的处理工作量，因此从各个方面的综合考虑，方便程序编写和显示处理，选用LCD12864是很好的选择。3.3.4 储存器方案方案一：使用AT24C1024作为储存芯片，AT24C1024可以使用2.7V-5.5V宽供电电压范围，内部有128K储存空间，使用很常用的2两线制IIC控制接口，储存器有10万次擦写寿命，数据可以保存长达40年。AT24C1024应用非常广泛，资料丰富，开发简单易行，但是他的储存空间较小不适合大批量数据存储，仅仅使用在少量数据参数保存的产品中。图3.10 AT24C1024内部结构方案二：使用W25Q64BVSSIG来储存位置定位数据，W25Q64BVSSIG是使用SPI接口进行通信的FLASH储存芯片，最高可以达到40MB每秒的传输速度，他采用2.7V-3.6V供电电压，4mA超低功耗，内部采用数据块的方式进行储存，内部集成控制器，可以多样化操作，方便的进行块擦除，页擦除等操作。W25Q64BVSSIG是大容量高速的储存芯片，内部集成控制器，具有储存容量大，控制方便快捷等优点，但是芯片主要使用在电路边上，使用时要焊接在电路板上，使用单片机进行相关的控制工作，不方便移动储存，因此使用时也存在很多局限性。图3.11 W25Q64BVSSIG内部结构图方案三：采用TF卡来存储位置数据，TF卡又叫Micro SD Card，原名Trans-flash Card（TF卡），2004年正式更名为Micro SD Card，由SanDisk（闪迪）公司发明。在Micro SD面市之前，手机制造商嵌入式内存,虽然这些模块安装容易,但没有应潮流的实际需求能力是有限的,可以再次升级的空间。微型SD模仿的应用模式的SIM卡是卡可用于不同类型的手机,让手机制造商不需要打击的研究和开发插卡。 Micro SD卡足以堪称可移动式的储存IC。Micro SD主要用于手机,但由于其体积小、存储容量的不断改进,已经使用GPS设备,便携式音乐播放器和一些闪存盘。规模是15毫米x 11毫米x1mm,几乎相当于一个指甲大小的,是目前大多数小型记忆卡。它还可以通过SD卡转移用于航天飞机的SD卡插槽。当前与128 MB的MicroSD卡,256 MB、512 MB,1 g,2 g,4 g,8 g,16 g,32 g,64g,64g的能力(在2014年的世界移动通信大会,最有可能的SanDisk打破传统最高的64 gb的记忆卡,正式公布了一个容量128 gb的微型SD存储卡XC。TF卡现在已经广泛的应用到手机和电脑储存中，通过读卡器，即可让它变身为U盘，储存转移数据方便快捷。通过各个方面的综合考虑，我选用TF卡做为位置信息的储存方式，可以通过简单的储存数据，然后传输到电脑来完成数据传输。第四章 硬件电路设计本系统硬件电路部分主要有：电源电路，按键电路、复位电路、晶振电路、GPS模块接口电路、JLINK仿真电路、电源电路、TF卡、显示屏接口电路等。在下面我将对电路系统分模块的进行介绍。4.1 电源电路设计如图，电压接口电路有直流插座，和滤波电容，3.3V电压模块，电源指示灯等组成组成，DC插座设计为了方便电源的连接和断开，可以外接5V1A的供电电源为系统提供工作电源，。滤波电容滤除电源噪声和干扰。图4.1 系统电源供电电路4.2 按键电路设计按键电路在按下时通过给系统低电平信号，来让系统识别按键按下功能。单片机上电开启弱上拉，当按键按下是会变成低电平，通过单片机程序扫描和消抖来实现对按键进行识别实现按键操作。项目按键用来切换显示的信息，其他按键均为预留按键，可以在后面添加实现更多的扩展功能，简单按键设计简单易行，可以很方便的实现按键的输入功能。图4.2 系统按键输入按键电路4.3 复位电路电路设计如图，单片机复位电路是由复位按钮、电阻和电容组成的上电复位电路，当按钮被按下时，系统进行硬件复位。图4.3 系统单片机复位电路4.4 晶振电路设计如图，晶振电路由8MHZ晶振和30PF的匹配电容组成，通过简单的电路连接到单片机处理器的时钟输入引脚，通过单片机内部震荡电路产生系统工作用的时钟。图4.4 单片机晶振电路4.5 JLINK仿真接口电路设计JLINK仿真接口使用SWDIO和SWCLK便可以完成系统的仿真功能，通过硬件仿真，我们可以实现对程序的在线调试，寻找软件程序中的问题。图4.5 单片机扩展接口电路4.6 GPS接口电路设计GPS通过串行接口和STM32连接，通过SP232串口芯片将TTL电平转换为标准的RS232电平，将串口数据通过串行接口传输给STM32，经过运算解析便可以得到我们所需要的经纬度、实时速度、实时海拔、当前时间等各种我们需要获取的数据信息。图a 串口接口电路图b 串口芯片电路图4.6 GPS模块的串口接口电路4.7 TF卡接口电路设计为了使用方便，在TF卡使用中，我采用了成品的TF卡模块，通过STM32连接TF卡实现对TF卡的读写操作。图a TF卡模块实物图图b TF卡接口设计图4.7 TF卡的电路设计4.7 显示屏接口电路设计如图是LCD12864显示屏接口电路，电路中使用PA0-PA7作为数据传输端口，使用PC13作为命令控制端口，PC14作为读写控制端口，PC15作为数据使能端口，PB0作为LCD12864的硬件复位端口，R6作为负压调整电阻（用来调整显示屏的亮度和对比度避免重影和显示过暗的情况出现），R7作为背光的限流电阻，可以适当调节背光亮度到合适的位置，同时能保护背光LED不被损坏。这次设计采用的是3.3V工作电压的LCD12864液晶显示模块，其中为了减少3.3V稳压模块的负担，液晶显示屏的背光供电，是使用5V的供电电压经过R7限流后供给液晶显示屏模块的背光使用。图4.8 LCD12864显示屏接口电路第五章 车载系统的软件设计车载部分的软件设计包含了单片机软件设计和编译环境的使用这两个部分。5.1 单片机软件设计单片机软件设计主要是对系统各个模块的初始化，然后综合各个模块的功能实现对系统的整体应用，主要包括主程序设计、GPS软件模块设计、按键输入程序模块、LCD12864程序模块、TF卡程序设计等部分组成。5.1.1 主程序设计主程序的流程图如下，主程序主要实现系统初始化和数据接收判断等操作。图5.1 主程序流程框图5.1.2 GPS模块程序设计GPS模块程序主要实现通过串口将GPS模块计算的结果数据传输给STM32单片机，对接收到的数据进行解析和运算后便获取到我们的需要信息，通过LCD12864将解析的信息显示出来，变可以实现用过获取到当前实时的各种信息，从而实现了用户获取系统的数据。图5.2 GPS程序模块流程图5.1.3 按键输入程序模块设计主要程序模块实现的关键输入扫描,晃动和编码。让系统实现人机交互,用户通过实现系统操作的关键。实现通过按钮开关显示数据操作,调整系统运行状态,称为系统功能的影响。按键扫描和消抖通过简单的判断和延时便可以实现，实现按键操作程序简单易行。图5.3 按键程序模块流程图5.1.4 LCD12864程序模块设计LCD12864是通过并行接口进行数据传输通讯的，在初始化完成后，先向其传输命令信息，传输要显示的位置信息，然后将显示的数据内容信息通过数据传输方式传过去就可以实现系统的显示，因此LCD12864的控制是非常方便快捷的，对软件要求不高。LCD12864程序模块实现对显示数据的转换，和调整,提供显示命令,显示的内容操作,更改并实时刷新,完成了理解系统的用户的基本信息和确认。通过实时GPS信息给用户,让用户参考。图5.4 LCD12864程序模块流程图5.2 下位机软件开发环境介绍 5.2.1 KeilARM uVision4介绍KeilARM uVision4是如今被应用最广泛的单片机开发软件，它能够同时对源程序进行编辑与调试，仿真，支持汇编、C等语言。在这里我们使用KeilARM uVision4软件，根据软件设计流程进行软件开发，实现我们所需要的功能。5.2.2 KeilARM uVision4软件使用在进行编程前，我们需要在KeilARM uVision4软件中创建工程文件，同时进行目标芯片的选定与晶振文件的创建于设置，图5.6为软件的操作界面。图5.6 菜单界面新建工程并选择目标芯片的型号然后进行保存，如图5.7与5.8所示： 图5.7 工程界面 图5.8 型号选择 创建编程文件，并将文件添加进工程后工程目录显示如图5.9。图5.9 编程文件根据目标芯片的晶振设定目标属性中的晶振，并选择生成HEX文件。如图5.10-5.11所示。图5.10 晶振设定 图5.11 HEX文件设置 如图是代码编辑窗口，在这个代码窗口内输入界面输入软件代码，然后在工具栏点击进行编译，修改编译后的错误，然后再编译，一直到编译的结果中没有错误才可以。图5.12 代码编写界面在代码编译完成没有错误后便可以进行软件的在线仿真调试了，点击工具栏的按钮进入在线仿真界面，如下图，可以进行单步和断点调试，还可以观察各个变量的当前值。 图5.13 在线仿真界面第六章 上位机软件设计实现6.1 开发软件6.1.1 Microsoft Visual Basic 2010Visual Basic是微软公司推出的为开发Windows程序而设计的编译工具，是具有很好的图形用户界面的可视化程序语言。VB操作简单容易上手。它使用了面向对象的方式和事件驱动的机制，使用VB软件能高效地对数据库文件进行处理，开发Internet应用程序、管理方面等系统。如图6.1所示为VB2010的界面:图6.1 VB2010界面在VB2010界面主要有标题栏、菜单栏、工具栏、窗体窗口与属性窗口、编辑窗口、编程窗口等。其中工具栏能够快速访问常用的菜单命令。工具箱窗口、属性窗口及代码窗口如图6.2-6.4所示:图6.2 工具箱窗口图6.3 属性窗口图代码窗口显示如图6.4所示:图6.4 代码窗口61.2 界面设置启动VS2010之后，点击文件-新建-项目，弹出如图6.5所示的“新建项目”窗口。图6.5 “新建工程”窗口新建项目窗口默认显示Visual C+选项，选择VisualBasic，选择“windows窗体应用程序”点击确定按钮便可以进入VB集成开发环境，如图6.6所示:图6.6 Visual Basic 2010的集成开发环境6.2 百度地图API百度地图是一套基于百度地图服务的应用接口。为开发者提供了JavaScript API、Web服务API、Android SDK、iOS SDK、定位SDK、车联网API、LBS云等多种开发工具和服务，可以实现基本的地图显示、搜索、定位、路径选择、LBS云存储和检索等功能，可应用于各种设备、PC、移动终端、服务器等，不同的操作系统下的地图应用开发。百度地图API的开发者网页如图6.7所示:图6.7 百度地图API第七章 系统说明和测试7.1 系统操作说明7.1.1 车载部分操作说明连接GPS天线，接通单片机电源，将天线放置到室外空旷处，等待系统初始化完成实现定位，当屏幕出现定位信息时系统定位完成。系统通过STM32F103C8T6的串口1连接GPS模块，通过LCD12864显示各种需求的数据和状态信息数据，可以实时和系统交互。7.1.2 上位机操作说明 打开上位机软件，如图是上位机地图显示的初始信息，可以对地图进行一些基本操作，通过载入定位信息文件可以实现轨迹回放功能。图7-1 上位机软件初始界面图7.2 系统测试7.2.1 车载部分测试将车载部分GPS天线放大窗户外开阔地方，接通电路电源，打开电路开关，系统开始搜索卫星，等待卫星定位完成后。软件界面如下图：图7-2 系统定位信息显示图等待GPS模块的黄色指示灯闪烁，表示卫星定位成功，绿色指示灯是串口通信状态等，红色指示灯是电源指示灯。GPS模块指示灯如下