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当前,嵌入式产品已成为人们生活中不可缺少的组成部分,例如智能手机终端,平板电脑,掌上游戏机,导航设备,工控设备等等,嵌入式系统应用越来越广泛。本文结合当前国内外GPS导航系统发展技术、嵌入式平台技术,自己提出以ARM9微处理器为核心芯片的硬件平台以及LINUX操作系统做软件平台的总体构想来开发一款GPS导航仪。GPS系统广泛应用与城市智能交通、物流调运、汽车导航、石油勘探、野外作业等领域,它给人们生产生活带来极大便利,当前伴随着快速发展的移动终端技术,手持嵌入式设备的功能变得越来越强大,将GPS技术植入大众手持设备具备良好的市场前景。论文以模块化的思想从硬件、软件两个方面探讨系统的设计与实现。
硬件方面采用韩国三星公司的S3C2440微处理器做CPU处理芯片,S3C2440采用ARM9架构。ARM是一家公司名称,也是一种芯片处理器架构技术,ARM公司作为芯片知识产权商,只出售芯片技术。采用ARM架构的微处理器,遍及各类电子产品市场。ARM9系列CPU在高性能与低功耗方面提供最佳性能,因此硬件方面以ARM芯片为基础,外围扩充串口,USB,FLASH,LCD,以太网等模块,针对GPS信息,通过串口外接GPS模块芯片。
软件方面采用Linux作为操作系统平台,Linux是一个开源的系统,也是一套免费使用和自由传播的系统,它借鉴UNIX优点,最早基于Intel x86系列CPU实现,Linux不受任何商业公司制约。Linux使用灵活、性能高效。它是一个多用户、多任务的系统,它符合GNU条款,以及POSIX标准。Linux技术资料丰富,可网上下载内核源码以及相关模块源码,可根据需求任意裁剪、添加功能模块。Linux在嵌入式领域应用尤为广泛,Linux几乎支持当前主流芯片平台,对ARM系列支持尤为成熟,且资料丰富。ARM9系列支持MMU(虚拟内存映射)技术,因此可较好的运行Linux系统,基于其多任务能力,我们可在其上开发出各种应用程序,本系统中的GPS导航应用程序便在此系统应用层开发。
由于Linux只是一个精简内核,本身并不提供GUI(图形用户接口),因此本系统采用Qtopia作为一个类桌面图形环境,Qtopia是基于Qte(QT嵌入式版本)库的一个应用程序,它有一套图形软件设计工具,经过交叉编译后便可较好的运行在Linux操作系统上。
嵌入式系统需根据具体硬件参数修改,系统启动时引导程序需完成一系列硬件初始化工作。由于代码必须符合ARM芯片汇编格式运行,因此必须预先建立好交叉编译器,交叉编译器安装在PC机上的ubuntu系统。在完成引导程序内核、驱动、文件系统移植定制后,便可针对GPS芯片编写GPS用户态应用程序,系统整体层次鲜明,运行稳定高效。
本文结合当前各种技术,提出一种实现GPS导航设备的系统方案,即硬件上以ARM作为处理器CPU,配备外围电路模块,软件上以Linux作为操作系统并在此基础上开发GPS应用程序。此系统成本低廉、可行性高、功耗低、性能优越。