基于ARM的GPS的终端的设计与实现

1基于ARM的GPS的终端的设计与实现•GPS是GlobePosition-findingSystem的缩写，即“全球导航定位系统”，主要有导航、定位、授时等功能。GPS导航的基本功能是告诉用户：我现在在哪里？我要去哪里？如何去？主要有手持类GPS、车载类GPS、对讲GPS、通讯类多功能GPS。本文主要介绍车载类GPS。•而车载GPS定位终端是融全球卫星定位技术(GPS)和现代无线通信技术于一体的高科技系统。该终端的主要功能是通过GPS模块从卫星获取GPS数据,将移动车辆的动态位置(经度、纬度、时间、速度)等信息实时地通过无线通信链路上传至监控中心,同时接收监控中心发送的控制命令。2车载GPS定位系统的硬件结构车载GPS定位系统的硬件结构主要由GPRS接收模块、GPS接收模块、SDRAM,FLASH存储器模块、串口通信模块，以及外围模块组成。2.1GPRS接收模块电路设计模块负责主电路板与监控中心的通信任务，它将处理好了的GPS数据通过网络发送给监控中心，并接收监控中心发送给主电路板的控制命令，该模块直接影响到这个车载终端的实际使用效果。本系统选用的GPRS模块是GR47模块，该模块的主要特点是内置TCP/TP协议栈。它允许一个TCP/UDP传输机制以最小的前期配置和操作来被使用。其内嵌控制器方便集成客户的应用，减少外部控制器的需求。GR47支持双频GSM宽带900MHz/1800MHz，可通过SMS短消息服务、CSD、HSCSD或GPRS来发送或接收资料，并可处理语音及传真。其TCP/IP协议栈也可通过AT命令或嵌入式应用进行访问。2.2GPS接收模块电路设计GPS模块负责接收GPS定位卫星发送的导航电文，它通过串行接口与主电路板相连接，是实现接收GPS数据的关键。对于GPS模块的选择而言，通常从技术参数，支持的通信协议，控制接口和成本几个方面考虑。目前商用的GPS模块，大都支持12通道，采用C/A编码，NMEA0183协议，通过RS232接口控制。本系统选用的GPS卫星数据采集模块为上海丽浪公司出品的GPS-R25型GPS模块，具有以下特性:12通道C/A码接收控制，可同时监控12路卫星信号；内部集成16位ARM7TDMI处理内核；电池会在正常的使用过程中充电；GPS卫星采集模块的误差范围为1～5米；2种接口连接且用户可自选波特率；达到工业级的标准并且防水。并且该模块即可以通过RS-232的串口与主电路板相连接，也可以通过PS2接口与主电路板相连接，使用起来非常方便。2.3导航地图的实现•其中的难点是在获得了汽车的经纬度等定位信息之后，还需要将它们直观的显示在电子地图或其它显示媒体上，这样才能真正起到导航的作用。要想将其准确的显示在电子地图上，就需要用一定的算法进行转化，即地图匹配算法。•一般来说，地图匹配的基本思路是通过车辆的GPS轨迹与地图上矢量化的路段对象进行匹配，从而寻找当前所行进的道路，并将当前的GPS定位点投影到道路上。•地图匹配的关键是确定匹配点，设计时可以用投影法来寻找匹配点。投影法的基本思路是依据点到直线的距离来确定最小的值为投影的匹配点，并用最邻近法进行处理，然后通过设置阈值来滤掉错误匹配点，得到初步结果，从而完成点到线的匹配。2.4SDRAM存储器电路设计SDRAM存取速度大大高于Flash存储器，具有读/写的属性，因此SDRAM在系统中主要用作程序的运行空间，数据及堆栈区。系统启动时，CPU首先从复位地址0x0处读取启动代码，在完成系统的初始化后，程序代码一般应调入SDRAM中运行，以提高系统的运行速度，系统及用户堆栈、运行数据也都放在SDRAM中。在主电路板中用HY57V281620型SDRAM。系统采用两片HY57V281620并联构建32位的SDRAM存储器系统，其中一片为高16位，另一片为低16位，可将两片HY57V281620作为一个整体配置到任意一个外部存储器的区域。2.5FLASH存储器电路设计Flash存储器是一种可在系统电擦写，掉电后信息不丢失的存储器。作为一种非易失性存储器，Flash在系统中通常用于存放程序代码、常量表以及一些在系统掉电后需要保存的用户数据等。系统采用了一片K9F5608U0A的NAND型Flash，K9F5608U0A是三星公司生产的K9XXXXXU0A系列闪存中的一种，32MB容量，读写速度快，数据保存时间长以及高达10万次的擦除写入寿命等优点。该芯片具有一个八位的I/O端口。在CE为低电平时，把WE置低，地址、命令和数据都可通过该端口写入。数据在WE的上升沿被锁存，CLE和ALE分别用来控制对命令和地址的锁存。同时K9F5608U0A具有较强的纠错功能，能够最大限度地保护用户数据。3车载GPS定位系统的软件设计•车载GPS系统的应用程序在功能上可以分为7个功能模块，即初始化模块，控制模块，GPS数据获取模块，上行数据转换模块，用户界面模块，通信模块和下行数据处理模块。初始化模块主要实现对串口的初始化及把所有的标志位置零；控制模块主要是根据上位机的命令来执行相应的操作，比如采集GPS数据，发送当前行车状态等；用户界面模块主要功能就是把GPS数据，状态数据等在触摸屏上显示出来，同时还要可以响应触摸屏上的中断，以便实现通过触摸屏操作车载终端的功能。•GPS数据获取模块的主要功能就是通过与串口相连接的GPS模块获取当前的GPS信息；在本程序中用的是GPRMC定位语句，将忽略其它信息。提取GPRMC语句的思路是设置一个数据缓冲区，把接收到的GPS数据都放入这个缓冲区，当缓冲区满了的时候就在缓冲区中查找是否接受到GPRMC定位语句，如果没有接收到则重新接收GPS数据。如果找到了GPRMC定位语句则还要判断该语句在缓冲区中的位置离缓冲区的最大字节数是否大于62个字节。（因为本程序中需要的GPRMC定位语句所包含的字节数为62）通信模块的主要任务是完成车载终端与监控中心的通信，它既可以通过GPRS网络实现与监控中心的无线通信，也可以通过网口与笔记本电脑连接进行通信。如果车载终端与上位机的距离隔的很远可以直接通过GPRS网络与监控中心进行连接，而且通过GR47模块连接GPRS网络与监控中心连接也非常方便，只用往GPRS模块发送几条AT命令就可以了，但是监控中心必须有能上因特网的固定IP。启动车载终端的同时GR47模块也会被启动，这是模块会自动连接上GPRS网络进入命令模式。拨号成功以后就连接上了GPRS网络了，然后对于GR47模块连接的串口进行读写操作就可以实现与监控中心的无线通信了。通过网口进行通信则比较简单，直接采用Linux下的socket编程就可以实现。4可能遇到的问题在导航地图的实现上，地图匹配的关键是确定匹配点，用投影法来寻找匹配点的过程中，确定两点之间的距离时，因为路上可能有障碍物，从而不能进行直接测量。同时小组刚开始可能会有沟通上的障碍。