《基于arm的GPS导航定位系统设计讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于arm的GPS导航定位系统设计讲解（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 江苏科技大学本科毕业设计（论文） 江苏科技大学江苏科技大学 本科毕业设计（论文）本科毕业设计（论文） 江苏科技大学本科毕业设计（论文） I 基于 ARM 的 GPS 导航定位系统设计 ARM-based GPS navigation system design 摘要摘要 GPS(全球定位系统)是一种全方位的实时定位技术,随着GPS技术的发展，以ARM处 理器作为主CPU的嵌入式硬件平台几乎已经成为信息产业的硬件标准。一方面，它具有 体积小、性能强、功耗低、可靠性高等特点；另一方面，它为高速、稳定地运行嵌入式 操作系统提供了硬件基础。本文以Windows CE为嵌入式操作系统，对基于ARM的G
2、PS 定位系统的开发进行了研究与实现。 硬件平台设计以三星公司的ARM920T核的S3C2410为微处理器，对以下三个方面的 江苏科技大学本科毕业设计（论文） II 技术进行了研究：一是对GPS及嵌入式技术进行了介绍， 介绍了GPS技术原理、特点、 和定位方式；二是搭建基于ARM的硬件平台，对电源电路，存储电路等进行了设计；三 是对GPS模块及通讯接口进行了设计。 关键字关键字: : GPS ARM Windows CE操作系统 Abstract GPS (Global Positioning System) is a comprehensive real-time positioning t
3、echnology, with GPS technology to ARM processor as the main CPU of the embedded hardware platform has almost become the information industry hardware standards.On the one hand ,it has a small,strong performance,low power,high reliabity:on the other hand,it is high speed,stable operation and provides
4、 a hardware based embedded operating system.In this paper, Windows CE embedded operating system, ARM-based GPS positioning system and implementation of 江苏科技大学本科毕业设计（论文） III development studied. Platform designed to Samsung S3C2410 ARM920T microprocessor core, on the following three techniques were s
5、tudied: one on the GPS and embedded technologies are introduced, introduced the principle of GPS technology, features, and positioning means ; Second, ARM- based hardware platform built on the power supply circuit, memory circuit design, etc.; Third, GPS module and the communication interface is des
6、igned. Keywords: GPS ARM Windows CE Operation System 目目 录录 第一章第一章 绪论绪论1 1.1 嵌入式技术研究背景1 1.2 GPS 技术研究背景 2 第二章第二章 GPSGPS 技术基本原理技术基本原理.3 2.1 GPS 基本原理 3 2.1.1 卫星的位置 3 2.1.2 卫星与用户间的相对距离 4 2.1.3 卫星信号的解算 4 2.1.4 GPS 的定位方式 5 江苏科技大学本科毕业设计（论文） IV 2.2 GPS 发展前景 6 第三章第三章 嵌入式系统设计嵌入式系统设计.8 3.1 嵌入式系统 8 3.2 WINDOWS C
7、E 嵌入式操作系统.8 3.3 WINDOWS CE 系统框架.9 3.4 嵌入式软件平台开发 .10 3.4.1 Boot Loader 开发 .10 3.4.2 OAL 开发 .11 3.5 ARM 技术介绍 .13 3.5.1 ARM 处理器的体系结构 .13 3.5.2 ARM920T 微处理器概述 .14 第四章第四章 系统硬件及系统硬件及 GPSGPS 模块设计模块设计15 4.1 总体硬件设计方案 .15 4.1.1 系统硬件的选择.15 4.1.2 S3C2410 处理器 .15 4.2 系统硬件电路设计 .16 4.2.1 电源电路 .18 4.2.2 串口电路.18 4.2
8、.3 Flash 电路 .19 4.2.4 SDRAM 电路 .20 4.2.5 显示电路.21 4.3 GPS 模块电路设计 .22 4.3.1 GPS 模块选择 .22 4.3.2 GPS 模块与主机的串口通信 .23 第五章第五章 系统软件设计系统软件设计25 5.1 NEMA0183 协议 25 5.2 GPS 程序设计 .25 5.3 用户界面.29 总结总结.30 致谢致谢.31 参考文献参考文献32 附录附录.33 江苏科技大学本科毕业设计（论文） 0 第一章第一章 绪论绪论 1.11.1 嵌入式技术嵌入式技术研究背景研究背景 随着计算机和通信技术的快速发展，嵌入式系统己经广泛渗
9、透到人们的工作、生活 中，从家用电器、手持通讯设备、信息终端、仪器仪表到汽车、军事装备、制造工业、 过程控制等。尤其是随着嵌入式系统与 Internet 的日益结合，使得嵌入式应用项目越来 越多样化，使嵌入式电子产品的功能也日益强大。 嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点，是嵌入式系统的 核心。而 ARM 处理器具有高性能低功耗、低成本等显著优点，已成为高性能、低功耗 嵌入式微处理器的代名词，是目前 32 位、64 位嵌入式处理器中应用最为广泛的一个系 列。而英国先进 RISC 机器公司这一生产模式最为成功的典范，既不生产芯片，也不销 售芯片， 而是设计出高效的 P 内核，
10、授权给各半导体公司使用；半导体公司在 ARM 技 术的基础上，根据自己公司的产品定位，添加自己的设计并推出芯片产品；最后由 OEM 客户采用这些芯片来构建基于 ARM 技术的最终应用系统产品。经过十多年的发展， ARM 公司己是业界领先的 IP 供应商。 ARM微处理器得到了众多半导体厂家和整机厂商的大力支持，全球己有十多家公司 在采用ARM技术，20家最大的半导体厂商中有19家是ARM的用户，包括TI、PHILIPS和 INTEL等公司。优良的性能和准确的市场定位极大地丰富了ARM资源，加速了基于 ARM核的、面向各种应用系统芯片的开发应用，使得ARM获得了更广泛的应用，确立 了ARM技术的
11、市场领先地位。ARM在高性能嵌入式应用领域获得了巨大的成功，己在 32位嵌入式应用中稳居世界第一。在2002年，基于ARM核的芯片占据了整个32、64位嵌 入式微处理器市场的79.5，全世界已使用了20多亿个核。如今，ARM公司已经成为业 界的龙头老大， “每个人口袋中都装着ARM”是毫不夸张的，因为几乎所有的手机、移 动设备、PDA都是用基于ARM核的系统芯片开发的。 嵌入式操作系统是支持嵌入式系统工作的操作系统软件，一般用于比较复杂的嵌入 式系统软件开发中。嵌入式操作系统一般具有实时特点，是嵌入式系统的灵魂，它的出 现大大提高了嵌入式系统开发的效率，减少了系统开发的总工作量，而且提高了嵌入
12、式 应用软件的可移植性。目前常见的嵌入式操作系统有Linux ,Windows CE 等。其中 Windows CE.Net是微软推出的一款面向嵌入式应用的操作系统，它继承了Windows家族 江苏科技大学本科毕业设计（论文） 1 优秀的图形用户界面，是一款多任务、模块化、实时性能好、通信能力强大且支持多种 CPU的操作系统。Windows CEnet是微软专门为信息设备、移动应用、消费类电子产 品等领域设计开发的操作系统产品，己开始广泛应用于数码相机、智能手机、PDA、工 业控制等嵌入式领域。 1.2 GPSGPS 技术技术研究背景研究背景 自从1978年2月22日第一颗GPS试验卫星进入轨
13、道以来，27年间GPS已经显示了它巨 大的社会、军事作用与经济、社会效益。GPS卫星发射的导航、定位信号，作为一种时 空信息资源，可在全球范围内向无数用户提供位置、速度和时间信息。GPS是一个全球 性、全天候、全天时、高精度的导航定位和时间传递系统，空间部分由24颗卫星组成， 主要是用于军用，现在己经渐渐转变为军民两用系统。随着GPS向民用开放，它所蕴藏 的巨大商机也被发掘出来。GPS不仅用于导弹、飞船的导航定位，更是广泛用于飞机、 汽车、船舶的导航定位，公安、银行、医疗、消防，林业、环保、资源调查、物理勘探、 电信等都离不开导航定位，特别是随着卫星导航接收机的集成微型化，出现各种融通信、 计
14、算机、GPS于一体的个人信息终端，使卫星导航技术从专业应用走向大众应用，成为 继通信、互联网之后的IT第二个新的增长点。 随着嵌入式系统的高度发展和GPS应用的逐渐广泛，尤其是我国北斗导航系统的使 用，现在车载导航系统和手持导航设备的开发已经成为嵌入式系统发展的一个热门方面。 GPS主要功能有定位、测量及授时等，而动态(即瞬间)定位是GPS接收机、控制系统、软 件系统及显示器等几部分。目前，车载导航系统在美国、日本已经商品化，在我国也早 已展开了很多的研究和设计。中国是个GPS应用大国，车载导航监控系统的研制具有广 泛的实用价值和市场前景，但是从系统的技术水平和产品的质量和成熟程度来说，我们
15、还处在往上发展时期。目前，城市建设发展速度越来越快，道路变得也越来越复杂，在 这种情况下，随着汽车的日益普及，找到一种方式，使人们能够从容的面对错综复杂的 交通网，己经迫在眉睫。利用GPS进行车辆定位导航是个不错的选择。因此，研究和开 发基于嵌入式系统的GPS定位系统具有现实意义。 江苏科技大学本科毕业设计（论文） 2 第二章第二章 GPSGPS 技术基本原理技术基本原理 2.12.1 GPSGPS 基本原理基本原理 GPS的基本定位原理是：卫星不问断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到 这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置，三维方向以及运动速度和时间信息。 2.1.12.1.1 卫星的位置卫星的位置 GPS卫星的位置信息包括在卫星发射的信号中。卫星信号包括三种信号分量：载波、 测距码和数据码。内容有： (1)卫星星历及星钟校正参数； (2)测距时间间距； (3)大气附加延迟校正参数； (4)与导航有关的信息； 一般的GPS接收机只能接收。接收机根据特定的算法，能够从L1信号中提取出数据 码D(t)，即导航电文。 导航电文的具体内容包括遥测码，转换码，第一数据块，第二数据块，和第三数据 块五部分。 遥测码(TLM)位于每个子帧的第一个子码，作为捕获导航电文的前导。其中所含的 同步信号为各子帧提供了一个同步起点，使用户
