嵌入式系统设计实例导航仪

1、嵌入式系统设计实例嵌入式系统设计实例- - GPS导航系统导航系统城市公交车定位刷卡信息系统城市公交车定位刷卡信息系统GPS实时定位功能：实时定位功能： 通过不断地接收卫星传来的导航电文，车载通过不断地接收卫星传来的导航电文，车载终端通过终端通过GPRS无线数据传输模块定时向主站无线数据传输模块定时向主站监控中心发送车辆当前经纬度、速度等信息，监控中心发送车辆当前经纬度、速度等信息，并在并在车载终端的车载终端的LCD液晶显示模块上显示液晶显示模块上显示，主，主站监控中心接收该信息，站监控中心接收该信息，并将车辆位置实时地并将车辆位置实时地显示在电子地图上，显示在电子地图上， 公交车载刷卡系统。

2、公交车载刷卡系统。1.3 嵌入式系统设计过程 1.3.1 需求分析需求分析 1. 需求与规格说明需求与规格说明 2. 确认需求确认需求 3. 简单的需求表格简单的需求表格系统的整体构建 名称名称GPS移动地图移动地图目的目的为驾驶者提供的用户级移动地图为驾驶者提供的用户级移动地图输入输入一个电源按钮，两个控制按钮一个电源按钮，两个控制按钮输出输出逆光逆光LCD，显示分辨率，显示分辨率400X600像素像素功能功能5钟接收器的钟接收器的GPS系统；总是显示当前的经纬度系统；总是显示当前的经纬度性能性能0.25s内即可更新一次屏幕内即可更新一次屏幕生产成本生产成本500元元功耗功耗100mW物理尺

3、寸物理尺寸和重量和重量不大于不大于8cm*20cm，350g需求分析表需求分析表1.3.2 规格说明 1.3.3 体系结构设计 本系统选用LPC2103作为中央处理器。LPC2103是基于支持实时仿真的32位ARM7TDMIS核的微处理器，带有32 KB嵌入的高速Flash存储器。具有超小LQFP48封装和很低的功耗，内置宽范围的串行通信接口（包括多个UART接口、SPI和SSP接口、2条IIC总线接口），8 KB的片内SRAM，多个32位定时器，1个改良的10位ADC和多达13个边沿或电平触发的外部中断引脚的32条高速GPIO线，这些特性使其特别适用于工业控制和医疗系统等领域GPS定位模块定

4、位模块 本系统中本系统中GPS定位模块采用的是定位模块采用的是Gstar GS92，GPS定位模块硬件设计原理图如图所示。该定位模块硬件设计原理图如图所示。该模块支持模块支持NMEA 0183 V3.01标准输出，工作标准输出，工作电压为电压为3.35.5 V，TTL电平接口，波特率可电平接口，波特率可设置。设置。 GPRS无线数据传输模块无线数据传输模块 GPRS无线数据传输模块采用Simcom公司的GSM/GPRS双频模块SIM300C，该模块主要为语音传输、短消息和数据业务提供无线接口。 语音电路设计语音电路设计语音电路设计语音电路设计语音电路设计语音电路设计SIM卡接口电路卡接口电路

5、IC卡读写模块控制原理图卡读写模块控制原理图 车载终端的软件设计车载终端的软件设计 本系统可选用源代码开放的实时操作系统本系统可选用源代码开放的实时操作系统C/OSII。1、C/OSII操作系统的移植（略）操作系统的移植（略）2、用户应用程序的设计、用户应用程序的设计 优先级划分优先级划分IC刷卡应用程序设为第刷卡应用程序设为第1优先级，优先级，GPS定位信息采集和处理程序设为第定位信息采集和处理程序设为第2优先级，优先级，GPRS无线数据传输设为第无线数据传输设为第3优先级，优先级，LCD显示程序设置为第显示程序设置为第4优先级。优先级。刷卡模块程序设计刷卡模块程序设计 GPRS数据传输数据

6、传输 AT+CIPCSGP=1,CMNET设置设置GPRS连接方式。连接方式。 AT+CLPORT=TCP,3030设置设置TCP端口号。端口号。 AT+CIPSTART=TCP,主站主站IP地址地址，端口号端口号建立建立TCP连接，主站的连接，主站的IP地址必地址必须为公网的须为公网的IP地址，连接成功后返回地址，连接成功后返回“CONNECT OK”。 AT+CIPSEND等待模块返回等待模块返回“”后，将后，将要发送的数据送入要发送的数据送入GPRS模块中，然后再发模块中，然后再发送回车，数据即可发送出去。送回车，数据即可发送出去。 AT 即即Attention，AT指令集是从指令集是从

7、终端设备终端设备(Terminal Equipment，TE)或或数据终端设备数据终端设备(Data Terminal Equipment，DTE)向向终端适配终端适配器器(Terminal Adapter， TA)或或数据电路终端设数据电路终端设备备(Data Circuit Terminal Equipment，DCE)发发送的。通过送的。通过TA，TE发送发送AT指令来控制移动台指令来控制移动台(Mobile Station，MS)的功能，与的功能，与GSM 网络业网络业务进行交互。用户可以通过务进行交互。用户可以通过AT指令进行指令进行呼叫、呼叫、短信、电话本、数据业务、传真等方面的控

8、制短信、电话本、数据业务、传真等方面的控制。 嵌入式系统设计题目详解嵌入式系统设计题目详解1.公交车站信息系统公交车站信息系统 题目内涵：设计一个公交车站信息系统，该系题目内涵：设计一个公交车站信息系统，该系统为整个公交信息系统子系统。公交信息系统主要统为整个公交信息系统子系统。公交信息系统主要含有三个子系统：（含有三个子系统：（1）公交车信息子系统：负责）公交车信息子系统：负责将自己的将自己的GPS位置发给公交调度中心子系统；（位置发给公交调度中心子系统；（2）调度中心子系统：收集所属所有车辆的位置信息，调度中心子系统：收集所属所有车辆的位置信息，将其定时发给公交车站信息子系统；（将其定时发

9、给公交车站信息子系统；（3）公交车）公交车站信息子系统：公交车站信息子系统在定时收集到站信息子系统：公交车站信息子系统在定时收集到信息后，显示该类信息。信息后，显示该类信息。 此公交车站信息系统在收集到这些信息后，此公交车站信息系统在收集到这些信息后，应该有一个较好的人机界面系统，可方便操作应该有一个较好的人机界面系统，可方便操作和显示相关信息。和显示相关信息。2.出租车拼车信息系统出租车拼车信息系统 题目内涵：为绿色交通辅助信息系统。绿色交题目内涵：为绿色交通辅助信息系统。绿色交通信息系统就由三部分组成：（通信息系统就由三部分组成：（1）出租车信息）出租车信息系统：定时发送当前时刻车辆所在地

10、、目的地及系统：定时发送当前时刻车辆所在地、目的地及搭乘客人数量；（搭乘客人数量；（2）中心信息系统：收集所有）中心信息系统：收集所有拼车的信息，并加进途经信息；（拼车的信息，并加进途经信息；（3）拼车站信）拼车站信息系统：发出请求出租车人员的号码及目的地车息系统：发出请求出租车人员的号码及目的地车站，中心系统在接收到拼车站信号后，迅速从车站，中心系统在接收到拼车站信号后，迅速从车辆登记处系统中找到合适的车辆，并将信号发给辆登记处系统中找到合适的车辆，并将信号发给出租车及拼车人员，二者都作出相应的显示，拼出租车及拼车人员，二者都作出相应的显示，拼车成功后，撤消这些信息。车成功后，撤消这些信息。

11、3.3.公共服务行业（银行、医院等）公共服务行业（银行、医院等）排队信息系统排队信息系统 题目内涵：公共服务就体现其公正性、公题目内涵：公共服务就体现其公正性、公平性，并能用现代化技术减少等待时间，本题平性，并能用现代化技术减少等待时间，本题目要求设计出一个排队产品，使公共服务便利目要求设计出一个排队产品，使公共服务便利公平。公平。4.4.固话缴费系统固话缴费系统 题目内涵：现代化家庭会涉及到多种缴费题目内涵：现代化家庭会涉及到多种缴费系统，对缴费系统的要求是方便和安全。这系统，对缴费系统的要求是方便和安全。这关系到从银行取款的安全性。因此，在设计关系到从银行取款的安全性。因此，在设计该系统时

12、，从银行取款时，要求加一个指纹该系统时，从银行取款时，要求加一个指纹验证系统，在银行端进行指纹合法性及即时验证系统，在银行端进行指纹合法性及即时性检查；当有效时则可以取款，而且款项只性检查；当有效时则可以取款，而且款项只能进入需缴费的几个固定帐户，并一并进入能进入需缴费的几个固定帐户，并一并进入银行转帐。银行转帐。 5.5.楼宇自动化系统中的家电控制系统楼宇自动化系统中的家电控制系统 题目内涵：现代楼宇中会有许多家用电器，对这题目内涵：现代楼宇中会有许多家用电器，对这些家用电器而言，一般的需求即开和关，特殊的需些家用电器而言，一般的需求即开和关，特殊的需求则为定时开关，或遥控开关。此电器控制系

13、统中，求则为定时开关，或遥控开关。此电器控制系统中，要求完成这两个任务，即定时开关和遥控开关。要求完成这两个任务，即定时开关和遥控开关。 系统设计分为两部分：（系统设计分为两部分：（1）家庭中心控制器：负责）家庭中心控制器：负责对所有电器的控制及状态检测，通过网络上报信息，并从对所有电器的控制及状态检测，通过网络上报信息，并从网络中获取控制信息；（网络中获取控制信息；（2）遥控器：分为本地及远程责任）遥控器：分为本地及远程责任中控制器，前者在本家庭使用，后者一般用手机增值服务。中控制器，前者在本家庭使用，后者一般用手机增值服务。在无线网复盖的范围内均可进行。在无线网复盖的范围内均可进行。 这里

14、，每一个子系统都可成为一个独立的子题，这里，每一个子系统都可成为一个独立的子题，如：中心控制器设计，遥控器设计，家用控制器设计。如：中心控制器设计，遥控器设计，家用控制器设计。6.6.楼宇自动化系统中的家庭安全楼宇自动化系统中的家庭安全保护系统保护系统 该安全系统有两大功能：（该安全系统有两大功能：（1）家中有人）家中有人时，可检测到有人入侵，可手动报警，时，可检测到有人入侵，可手动报警，并记录下罪犯特征；（并记录下罪犯特征；（2）家中无人时，有人）家中无人时，有人入侵，可自动报警，并可记录下入侵全过入侵，可自动报警，并可记录下入侵全过程。程。 上述工作可分为两个子题，也可上述工作可分为两个子

15、题，也可在一个题目中完成。在一个题目中完成。7.教室节电系统教室节电系统 题目内涵：教室中，经常有下列现象：可题目内涵：教室中，经常有下列现象：可能只有一两个人，或没有人时，也开着多盏能只有一两个人，或没有人时，也开着多盏灯，这显然不符合低碳生活的要求。本系统灯，这显然不符合低碳生活的要求。本系统要求作到：（要求作到：（1）无人不开灯，或只开一盏）无人不开灯，或只开一盏夜灯；（夜灯；（2）人少少开灯，人多多开灯。）人少少开灯，人多多开灯。 题目要求应用摄像技术来分析教室中的人题目要求应用摄像技术来分析教室中的人数多少和所在位置，开相应的少数灯，并在人数多少和所在位置，开相应的少数灯，并在人走后

16、自动关灯，以达到节电目的。走后自动关灯，以达到节电目的。8.饭店点菜系统饭店点菜系统 题目内涵：对现有点菜系统加以改进，题目内涵：对现有点菜系统加以改进，其改进点体现在：其改进点体现在： （1）顾客自己点菜，）顾客自己点菜，饭店服务员不必参与；（饭店服务员不必参与；（2）增加菜单的）增加菜单的视频信息；（视频信息；（3）增加操作功能，如预点）增加操作功能，如预点菜（不确认）和预算帐等，使操作更方便。菜（不确认）和预算帐等，使操作更方便。9.智能导游系统智能导游系统 题目内涵：使导游系统显示一导游图，题目内涵：使导游系统显示一导游图，并记录行走路线，显示之，再增加报警及并记录行走路线，显示之，再

17、增加报警及景色介绍功能，每到一个景点，会自动加景色介绍功能，每到一个景点，会自动加以介绍，同时具有交互功能，即可点击服以介绍，同时具有交互功能，即可点击服务点，如厕所、小卖部等，自动显示出行务点，如厕所、小卖部等，自动显示出行走路线，并有语音提示。走路线，并有语音提示。10.10.电子钱包电子钱包 该钱包有以下功能：（该钱包有以下功能：（1）在按指纹后，可）在按指纹后，可以从银行的相关帐户中往电子钱包中存款；以从银行的相关帐户中往电子钱包中存款；（2）通过）通过USB接口与其它钱包连接时，可存接口与其它钱包连接时，可存取款，并显示之；（取款，并显示之；（3）外接到）外接到POS机时，可机时，可

18、取出钱包中的款，并可取出纸币；（取出钱包中的款，并可取出纸币；（4）所有）所有交易可接入银行网络上结算。交易可接入银行网络上结算。 总之，此电子钱包可完全取代钱包的作总之，此电子钱包可完全取代钱包的作用，方便交易，且安全可靠。用，方便交易，且安全可靠。11.11.智能下载器智能下载器 题目内涵：有一操作界面，可从网站上题目内涵：有一操作界面，可从网站上下载影视节目，并存入自己的存贮器（硬下载影视节目，并存入自己的存贮器（硬盘）中，同时对硬盘有相应的操作功能盘）中，同时对硬盘有相应的操作功能,其其方便在于可如夜间无人值守时下载。方便在于可如夜间无人值守时下载。12.12.太阳能热水器自动朝阳太阳

19、能热水器自动朝阳跟踪系统跟踪系统 题目内涵：为了得到更多的能量，太阳能题目内涵：为了得到更多的能量，太阳能热水器应时刻面向太阳，有两个方向需要调热水器应时刻面向太阳，有两个方向需要调整：（整：（1）水平上）水平上180度的旋转；（度的旋转；（2）垂直）垂直方向上，仰角的变化跟踪所处纬度调整。本方向上，仰角的变化跟踪所处纬度调整。本系统可以是开环系统，也可是闭环系统。当系统可以是开环系统，也可是闭环系统。当为开环系统时，水平角度是时间的函数，垂为开环系统时，水平角度是时间的函数，垂直角度取决于该点纬度；闭环系统时，可用直角度取决于该点纬度；闭环系统时，可用一个聚焦镜驱动两个方向的旋转，以达到获一

20、个聚焦镜驱动两个方向的旋转，以达到获取最大能量的目的。取最大能量的目的。13.13.车牌的智能识别车牌的智能识别 在交通系统中，对行进中车牌的识别是许在交通系统中，对行进中车牌的识别是许多交通控制问题的基础研究。多交通控制问题的基础研究。 用摄像系统采集车牌数据，关键在于从一辆用摄像系统采集车牌数据，关键在于从一辆车的多方面视频信息中截取车牌信息，并进一步车的多方面视频信息中截取车牌信息，并进一步识别车牌，同时对反识别技术给出相应措施。识别车牌，同时对反识别技术给出相应措施。14.GPS14.GPS导航系统导航系统 由两个子系统组成：（由两个子系统组成：（1）地理信息系统；）地理信息系统；（2）GP