发布时间 : 星期日 文章基于GPS汽车导航系统的设计更新完毕开始阅读
清华大学2012届毕业设计说明书
交的道路。 （2）最短路径
在真实的交通导航中，出发点是交通网络的某个节点，而终点又是另一个节点的情况是基本不存在的，一般的情况是由在某条道路的某一点去往另一条道路的某一点。在求最短路径时，通常的做法是依据特定信息点的空间位置向其所归属的弧段设定虚拟的归属节点，由这些节点参与计算。并且采用图的方法，将街道和地点抽象为连接的图，以图的算法计算两点之间的路径[30]。 5.1.2 电子地图操作与实现
电子地图是将现实世界抽象为不同特征的层面组合，它采用分层组织方式，将特
征相同或是相近的实体放在同一层。在车辆导航系统中即是将地图分层，将不同层的图叠加在一起。
电子地图要能直观地显示车辆的不同的运行状态，建立路径规划、GPS车辆轨迹
显示等，并且还可以运用不同的颜色来代表不同的状态层次。
电子地图的操作和管理需要实现对不同电子地图图层的属性标注、漫游、放大和
缩小等操作。在本设计中采用SuperMap Deskpro 软件。
SuperMap Deskpro是北京超图公司旗下基于SuperMap GIS核心技术研制开发的
GIS专业软件平台之一。它操作灵活方便，易学易用，不仅可以轻松地完成对空间对象、属性数据的浏览、编辑、查询、以及数据的配准功能，而且还提供了地图编辑、分析与辅助决策、地图输出、三维建模等方面的功能，为导航软件开发提供了良好的平台基础。它以用户为核心的界面设计充分考虑到不同级别用户的水平差异，对不同类型的空间对象及不同的操作选项提供多种快捷方式，使复杂空间数据处理流畅自如，为用户提供了最佳的桌面环境和视觉感受。而且SuperMap DeskPro 具有超强的地图编辑功能，为用户提供高效、准确、易于使用的编辑方式。其提供的属性刷和风格刷功能，能快速的把某个几何对象的指定属性直接复制给其他几何对象，加快了数据输入速度，大大提高了工作效率，缩短了数据生产的周期。此外，SuperMap DeskPro 桌面软件的海量影像数据管理技术可以轻松地装入数个GB的影像数据，而且在进行放大、缩小和漫游等浏览操作时，其显示速度和小数据量图幅的浏览速度相差无几。
电子地图的制作过程即是原始地图信息的整合过程。首先从一些地理测绘官网上
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下载一些比较精确的电子版地图或获取高质量的纸质地图；对纸质地图要经过数字化扫描形成电子地图文件。按照地物的类别进行分级、分层，可先定义一些地理信息分别为点图层、线图层、面图层；逐层逐级细化（按行业、类别、区域），对图层进行分类，并增添相应的线型库和符号库；对各层的地理信息数据加以数据化，定义对应的数据集信息与数据集字段信息，对同一层的不同地理信息设置对应的属性信息，并按照一定的数据存储格式存储，形成数据文件；在数字化地图文件上取一些校验点，与背景地图文件的坐标、投影进行配准、校对，使地图坐标点和地图拼接准确；将文件保存为系统识别的格式，并将其导入导航电子系统中，电子地图即可显示在屏幕上[31]。 5.2 BootLoader设计
BootLoader主要包括硬件初始化程序、底层驱动程序、系统管理程序和系统功能程序[7]，
（1）系统上电后，MCU从FLASH中开始执行代码，完成工作模式初始化、中断初始化、时钟控制初始化、工作频率初始化、存储器控制初始化及堆栈初始化等必须的硬件初始化工作。然后将要执行的程序代码从FLASH中拷贝到RAM中继续执行，以提高运行速度，这部分代码均使用ARM汇编语言完成。
（2）接下来，将控制权转交给系统管理程序，系统管理程序根据系统设计要求完成多功能复用I/O口的初始化、系统主频的设置、串口初始化和LED初始化等程序后，进入命令行状态，等待命令输入。这之后的代码均使用C语言完成。
（3）利用PC机键盘，通过超级终端由串口键入命令，或者选择PS/2键盘，由本地键盘键入命令后，通过系统管理程序调用相应的系统功能程序，完成命令。
（4）系统功能程序的执行由底层驱动程序支持。
（5）命令完成后返回命令行状态，继续等待下一次命令。 5.3 操作系统
嵌入式操作系统(EOS)是嵌入式系统的灵魂，是嵌入式系统的重要组成部分。它是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件，嵌入式操作系统具有以下特点：可定制性、可移植性、实时性和低资源占有率。
嵌入式操作系统能够有效管理复杂的系统资源，完成进程管理、处理器调度、存储管理、设备管理、中断处理等操作系统任务。它通常包括与硬件相关的底层驱动软件、
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系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等软件模块。嵌入式操作系统能够把硬件虚拟化，使得开发人员从繁忙的驱动程序移植和维护中解脱出来，能够提供库函数、驱动程序、工具集以及应用程序。工业控制是它的传统应用领域，在这一领域里已有一些存在了多年的比较成功的嵌入式操作系统。随着Intemet技术的发展，信息电器普及应用以及嵌入式系统的微型化和专业化，目前的嵌入式操作系统也从单一的弱功能向高专业化的强功能发展。 5.3.1 ARM7TDMI处理器操作系统
ARM7TDMI处理器没有MUU，而μClinux 正是Linux 应用于无MMU（内存管理单
元）嵌入式系统的一个典型的操作系统。
在GPS模块中，由天线接收卫星信号，GP2015作为射频前端，然后由Zarlink公司的数字基带处理器GP4020中的信号通道接收变频器产生的二位数据流，对其进行解调、解扩、得到导航电文信息。然后由GP4020中集成的ARM7TDMI处理器对信号通道进行控制，完成对信号通道数据的读取、判断、运算，对它本身的工作参数设定等。
μClinux自身不支持MMU，多任务的实现就需要技巧了。正好ARM7TDMI处理器只对信号通道进行控制，完成对信号通道数据的读取、判断、运算，对它本身的工作参数设定，非多任务。而且内核精简、稳定性好、开发较简单且周期短，故ARM7TDMI处理器选用μClinux操作系统。 5.3.2 S3C2440处理器操作系统
S3C2440嵌入式处理器不仅要完成对GPS模块输出的信息进行处理，还要实现导航
功能及视频音乐播放的功能。前者和后者属于同时进行，属于多任务范畴。故在选操作系统时应选择支持MMU能实现多任务的操作系统。
从20世纪80年代开始，市场上出现了各种各样的商业嵌入式操作系统，这些操作系统大部分是为专有系统开发的，从而逐步演化成了现在多种形式的商业嵌入式操作系统。这些操作系统主要有Vxworks、Windows CE、Linux等，其中Windows CE是微软推出的一款嵌入式系统。微软公司从1996年发布Windows CEl．0开始进入嵌入式操作系统领域，到2006年微软发布Windows CE6．0为止，Windows CE设备的市场占有率已经跃居世界前列，同时以Windows CE为内核的Pocket PC产品的市场的占有率也跃居世界前列，因此Windows CE已经成为嵌入式智能设备操作系统的首选，作为一款嵌入式操作
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系统，Windows CE有自己独有的特点： 1．精简的模块化操作系统
Windows CE是高度模块化的嵌入式操作系统，正因如此，用户可以为了满足特定的要求面对操作系统进行定制。在用户制定的操作系统中，不需要的模块可以被拿走，只有需要的模块才会包含进来。Windows CE的可裁剪性，使其体积也非常小，这样就可以充分适应一个硬件资源不足的嵌入式设备的要求。 2．多硬件平台支持
嵌入式系统的专用性特点决定了嵌入式硬件设备必定是多种多样的。为了适应嵌入式系统的要求，Windows CE支持在多种不同的CPU硬件平台上运行，包括)C86、ARM、IPS等嵌入式主流的CPU结构。 3．支持有线和无线的网络连接
Windows CE不但支持传统的有线网络连接，还支持各种无线网络标准，包括蓝牙，红外等。可基于Windows CE构建有扩张性的无线平台，将移动设备彼此连接，或链接到现有的设备上；也可通过网络进行远程登录，验证和管理，或为设备上的应用程序和服务提供更新。 4．稳健的实时性支持
Windows CE是一个实时性系统。实时支持功能在以下几方面提升了Windows CE的性能：(1)支持嵌套中断；(2)允许更高优先级的中断首先得到响应，而不是等待低级别的中断服务线程完成：(3)．更好地线程响应能力：(4)．对高级别IST的响应时问上限的要求更加严格，在线程响应能力方面的改进，可帮助开发人员掌握线程转换的具体时问，并通过增强的监控能力和对硬件的控制能力帮助开发人员创建更好的嵌入式应用程序；(5)更多的优先级别，256个优先级别可使开发人员在控制嵌入式系统的时序安排方面有更大的灵活性；更强的控制能力，对系统内的线程数量的控制能力可使开发人员更好地掌握调度程序的工作情况。 5．丰富的多媒体和多语言的支持
丰富的多媒体支持是Windows CE的一大特性，基于DirectXAP和Windows Media的技术可以提供高性能的视频，音频，流式多媒体和3D图形处理服务。这些功能可满足大部分的多媒体娱乐和游戏的需求。同时Windows CE是基于Unicode的，可支持国际语言，这样就可以根据特定的市场调整产品，它可以为那些想创建本地化操作系统版本的OEM
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