基于嵌入式LINUX的车载导航系统设计

第第II页第III第III页绪论 1系统总体结构 1GPS/GPRS系统的组成原理及构成 2GPS定位基本原理 2GPRS网络结构及传输原理 3系统软件的设计与实现 4系统软件结构 4Linux在S3C2440上的移植 5多线程技术在Qt中的应用 6总 结 7致谢 8参考文献 9第PAGE第9页绪论电子控制系统实时显示出来，让用户得到充分的驾驶信息，以ARM在全世界得到越来越广泛的应用，大大提高了用户驾驶体验与车辆运行的安全性。但目前市场上的车载导航系统多使用WinCE而且对硬件要求较高，运行速度偏慢。系统总体结构1SAMSUNGS3C2440ASTN/CSTN/TFTLCD1024ⅹ7681523CAN接实时时钟等；通过RS232GPSGPRS模块;64NBSDRAM，用于操作系统内存空间，存放动态数据和运行程序;系统外扩64MBFlashLinux内核，文件系统，应用程序和用户数据。1系统结构Linux操作系统，并选择Qt/Embedded作为图形用户界面QtTrolltech是QtQt特有的信号/槽/slot）机QTOpenGLSVG.能充分满足导航系GPS实时获取车辆位置（包括经纬度与时间等）和运行信息（包括车速与方向等，在电子地图上显示相关导航信息，用户通过触摸屏操作，提供地图漫游、地图查询和道路信息管理等功能。GPS/GPRS3.1GPS3.1GPS定位基本原理GPSGlobalPositiONingSystem的缩写。GPS系统包括三大部分：空间部分--GPS卫星星座；地面控制部分--地面支持系统；用户设备部分--GPSGPSGPSGPS三维位置、速度和时间等信息。GPS20200km高度均624计算出平面坐标（经纬度）GPS的基本定位原理。如图2所示GPS定位原理图。程式中各个参数意义如下:图2GPS定位原理图程式中各个参数意义如下:x,y,zxiyizi(i=1,2,3,4)4t时刻的空间直角坐标，可由卫星导航电文求得。Vti(i=1,2,3,4)4星钟的钟差，由卫星星历提供。Vt0x,y,zVt0。3.2GPRS网络结构及传输原理GPRSGeneralPacketRadioService,包交换"(Packet-Switched)(分组)，每个分组信息都载有接受地址和发送地址的标识；在传送数据之前，先建立虚连接，然后依序发送。目前中国移动GPRS网络已覆盖全国所有省、直辖市、自治区，网络遍及240多个城市。利用分布广泛的GPRS网络，可以很容易地实现异地数据的无线传输，并且价格十分低廉。GPRS具有以下优点：①永远在线：只要激活GPRS应用后，将永远保持在线，不存在掉线问题，类似于一种无线的专切换使用，电话上网两不误。⑤高速传输：GPRS171.2kbit/s,目前GPRS40kbit/sGPRSGSM网络中增加了SGSN(ServingGPRSSupportNodGPRS节点GGS（GatewayGPRSSupportNod，网关GPRS节点SGSNGGSN之间完成移动分组数据的发送和接收，GGSN主要是起网关作用，它GGSN提供了GPRS网络与InternetSGSNGPRS通讯过程就是车载终端发出的数StationSystem基站系统GPRSGGSN,GGSNInternetInternetTCP协议传给上位机，终端接收数据的流程则与此相反，GPRS数据收发在网络层使用TCP/IP协议。系统软件的设计与实现4.14.1系统软件结构主要由以下模块组成：用户界面显示模块、GPRS通讯模块、GPS定位模块、地图匹配模块、路径规划模块、电子地图模块、底层通讯模块等。如图3所示系统软件结构总体框图[3]。图3系统软件结构总体框图用户界面显示模块：用户与车载导航系统交互的平台，通过调用其它模块起到信息交互的作用；GPRS通讯模块：将用户驾驶信息及车况信息实时传送至远程监控端，不仅起到记录车况的作用，而且还能防盗；GPS定位模块：实时接收卫星定位数据，包括经纬度，时间，海拔，即时速度等；地图匹配模块：根据GPS定位获得的数据，与系统中存储的地图信息进行匹配，获得车辆周围的地理信息，为用户提供参照；路径规划模块：用户输入起始坐标和终点坐标，系统自动计算最近道路，从而起到车辆导航的作用；底层通讯模块：通过CAN总线及232总线，获取车辆各种信息，从而在用户显示界面上显示出来。4.2Linux4.2LinuxS3C2440上的移植嵌入式Linux管理整个导航系统的硬件设备并对所有程序进行调度，是软件系统LinuxPC它一般包括启动加载代码（Bootloader）的移植、内核移植、驱动程序的编写、文件系U-bootADS环境下进行编译，将编译成功的二进制代码烧写到开发板所带Flash上，然后在上电启动。Bootloader首先完成硬件设备的初始化，LinuxLiuuxLinux内核的第一条指令处。从Linux3种基本设备类型：字符设备，块设备，或者网络设备。车载导航系统设备驱动程序由以下三个部分组成：存在和能否正常运行；Liuux中断服务子程序；I/OI/O到内核中，在系统启动时和内核一起启动。文件系统构成了Linux系统上所有数据的基础。经过比较，系统设计时决定使用CramfsRAM中，会尽可能给实际执行的应用程序保留RAM空间，而且可以为运行时解压缩挪出额CPUmkcramfscramfsLinux启动时自动加载根文件系统，完成系统的启动。4.34.3Qt中的应用在具有图形用户界面的Qt应用程序中，主线程由GUI线程充当，它同时拥有一GUI线程作为工作线程来处理其它耗时操作，例如不断更新的车辆方向、速度，地图的匹配等。这样，即使在负载很重的情况下，应用程序也可以保证图形用户界面的响应。依赖QtGUIexec()函数后，要么等待一个事件，要么处理一个事件，每一个线程4QcoreApplication::exec()启动事GUIQthread::exec()启动各自的事件循环。如图4所示Qt图形界面原理图。图4Qt图形界面原理图总 结LiuuxLinuxQt/Embeded软件进行用户显示界面设计，一次编写，随处编译，方WinCE程序所不能比拟的。致 谢我衷心地感谢所有在我做课程设计期间帮助过我的人。在本次设计中通过老师的细心指导，使我遇到的许多困难都得到了解决，使我在业务水平上、知识层次上均得到了提高。在做课程设计的过程中，感觉到学习和实际操作的还是完全不同的，在实际操作的过程中会遇到很多很多意想不到的问题。在这里不仅是对自己知识的衡量，更是对自己意志的锻炼。在这短时间里，使我的知识从理论升华到实践，并且提高了独立分析问题、解决问题的能力，还学到了许多新的知识，了解到做一件事情，并不像想象中的那么简单，往往需要将各个方面都要考虑周全，才能达到预期的效果。相信这次设计的经历一定会为我在将来不久踏上工作岗位打下良好的实践基础。课程设计能按时完成，在这里要衷心感谢我的指导老师，在整个做课程阶段，指导老师给予我很多的关心和指导。参考文献陶欣编..