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1、- 湖南文理学院课程设计报告课程名称： 嵌入式系统课程设计 专业班级： 自动化11101班 48号 学生姓名： 罗 桂 花 指导教师： 杨峰老师 完成时间： 2014年 6 月5日 报告成绩： 评阅意见： 评阅教师 日期 湖南文理学院制.-目录一、设计要求1二、设计的作用与目的1三、系统的总体设计方案23.1相关技术介绍23.2系统的整体设计43.3车载监控终端的设计53.3.1硬件部分功能设计63.3.2软件部分功能设计6四、系统软件设计74. 1嵌入式操作系统的选择74. 2 Windows CE开发环境的建立84. 3 Windows CE平台的定制移植84.3.1配兰平台94.3.2
2、修改平台104.3.3 生成操作系统镜像114.3.4 输出平台SDK114.4 Windows CE平台应用程序开发工具选择11五、系统硬件设计125.1硬件系统总体设计125.2核心板设计125.3主板各主要模块设计15六、结论17七、心得体会18八、参考文献19.-嵌入式系统在车辆导航监控系统中的应用研究一、设计要求嵌入式GIS系统是目前GPS定位系统应用的一个热点，发展十分迅速。尽管它的发展历史不长，但己引起各方面的广泛关注，有着巨大的市场潜力。以嵌入式GIS系统为核心的智能交通系统(ITS)可以广泛应用于交通调度管理，车辆防盗，物流运输等方面，可以大大提高交通使用率，缓解道路交通拥挤
3、的难题，为国家节约资源，为企业降低成本。本文结合GPS全球卫星定位技术、GIS地理信息处理技术、CDMA数据通信技术以及嵌入式系统等新技术进行了车辆监控系统的开发研究，初步实现了全天候定位、电子地图显示、视频图像采集与无线传输等功能的GPS车辆监控系统。本文重点对车载GPS终端的设计和实现进行了论述，主要讨论了GPS模块、语音留言模块、视频图像采集与辅助倒车模块、无线传输模块的具体实现。介绍了如何在嵌入式Linux平台下开发设计应用程序。本文还对监控中心的设计和实现进行了讨论。本课题在设计过程中，对硬件实现采用集成化的思想，充分利用开发板的资源；软件设计采用模块化思想，提高系统的可扩展性和可维
4、护性，增长软件的生命周期。在嵌入式操作系统的选取上采用嵌入式Linux系统，因为它具有如下优点：广泛的硬件支持，内核高效稳定，开放源码，软件丰富，完善的网络通信和文件管理机制。二、设计的作用与目的现在我国的车辆导航监控系统主要是建立在GPS/GSM/GPR/CDMA技术整合与运用的基础上，这种科学的管理手段必然会在将来在各个地方各个领域得到广泛的运用。近年来GPS的行业应用快速发展，呈现出与业务结合、多样化发展的特征。车辆导航监控系统方面的研发，为提高各运输企业运营管理效率提供了强有力的保障。本文设计了基十Wince 6.0嵌入式操作系统的车辆导航监控系统。主要对车辆导航监控系统中车载终端硬件
5、平台搭建，软件开发环境搭建，车载终端与监控中心通信，车载终端客户端与监控中心服务器应用程序等进行了设计和阐述，实现了车辆导航监控系统的基本功能。 车辆导航监控系统设计由基于嵌入式车载导航终端设计和监抓中心上位机平台设计两大部分组成。嵌入式车载导航终端完成的主要功能包括:通过GPS模块接收卫星信号;对接收到的卫星信号进行处理实现车辆的实时定位;通过运行相应的地图软件对车辆进行导航;通过GPRS无线通讯模块向监控中心上位机发送车辆实时信息;接收上位机下传的管理信息，实现接打电话收发短信的功能。监控中心上位机平台主要功能包括:接收嵌入式车载导航终端上传的车辆信息;对相关车辆的位置信息实时显示;对相关
6、车辆进行实时监测和管理;通过数据库对重要信息进行存储。车辆导航监控系统是工TS系统的重要组成部分。它将卫星定位技术(GPS)，地理信息系统(GIS)以及现代通信技术融于一身。车辆导航监控系统可以在GPS和GIS系统的协助下借用先进的通信工具，对车辆进行实时路线监控，从而引导车辆避开拥塞路段提高道路交通通信能力，缓解交通拥挤和堵塞，使人们节约出行时间，减少开销。综上所述，将GIS、GPS技术运用于我国的交通运输行业具有重要的现实意义。它可以提高交通运输的安全性、可靠性，改善服务质量，提高运输管理水平， 创造良好的社会效益和经济效益。三、系统的总体设计方案3.1相关技术介绍(1) GPS技术GPS
7、即全球定位系统(Global Positioning System)是美国第二代卫星导航系统，是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的，是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS包括三大部分，即空间卫星部分一GPS卫星星座，地面控制部分一地面监系统，用户接收部分一GPS信号接收机。空间卫星部分:在飞越注入站上空时，接收由地面注入站用S波段发送到卫星的导航电文和其他相关信息，并通过GPS信号形成电路适时地发送给广大用户。地面控制部分:由1个主控站、3个注入站和5个监测站组
8、成。主要用来测量和计算每颗卫星的星历，编辑成电文发送给卫星，即卫星所提供的广播星历。用户接收部分:GPS接收机的基本构成如图1所示。它主要由天线单元和接收单元两部分组成。主要是用来接收GPS信号，并对其进行变换、放大和处理，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。GPS主要特点全球覆盖连续导航定位。由于GPS卫星数目较多且分布合理，所以地球上任何地点均可连续同步地观测到至少4颗卫星，从而保障了全球、全天候连续实时定位需要。实时定位速度快。利用GPS技术一次定位和测速工作在一秒至数秒内便可完成，现在最快的GPS接收机一次定位时为半秒钟。被动式导航定位。利
9、用GPS定位时，用户设备只需接收GPS信号就可以进行导航定位，而不需要用户发射任何信号。这种被动式导航定位不仅隐蔽性好，而且可容纳无数的用户。抗干扰性好、保密性强。由于GPS系统采用了伪随机噪声码技术，因而GPS卫星所发送的信号具有良好的抗干扰性和保密性。功能多，精度高。GPS可为各类用户连续地提供动态目标的三维位置、三维速度和时间信息。图1 GPS接收机的基本构成GPS定位原理GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为己知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。(2) GIS技术地理信息系统(Geographical Information System，简称GI
10、S)，是20世纪60年代开始迅速发展起来的地理学研究技术，是随着地理科学、计算机技术、遥感技术和信息科学的发展而发展起来多种学科交叉的产物。地理信息系统(GIS)就是一种利用计算机对有关地理、空间位置的数据信息进行存储、处理、查询和显示的计算机支持系统。它具有以下三个方面的特征:以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力，并能产生高层次的地理信息;由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。(3) GPRS技术因为车载终端不可能利用有线方式与外界进行
11、通信，必须要使用一种便捷的方式，而GPRS是目前阶段解决移动通信信息服务的一种较完美方案。GPRS简介GPRS(General Packet Radio Service)为通用分组无线业务的简称，是欧洲电信协会GSM系统中有关分组数据所规定的标准。是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。GPRS充分利用共享无线信道，实现数据终端的高速、远程接入。作为现有GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术(2.5G)，目前通过升级GSM网络实现，采用TDMA方式传输话音，采用分组方式传输数据GPRS系统结构GPRS的系统结构如图2所示。它是在GSM基础上引入三个关键组件组
12、成:SGSN(服务GPRS支持节点)、GGSN(网关GPRS支持节点)和PCU(分组控制单元)。GSN是GPRS骨干无线接入网的接口，它将分组交换到正确的基站子系统(BSS)其任务包括提供对移动台的加密、认证、会话管理、移动管理和逻辑链路管理，它也提供到HLU等数据的连接。图2 GPRS系统结构GGSN是外部分组数据网或分组交换数据网与GPRS核心网之间的网关节点，如果外部网络IP网，GPRS可以看成一个普通的IP路由器，它服务于移动台的所有IP地址，该节点可以包括防火墙和分组过滤机制，另外，GGSN根据移动台的位置，为其指定一个SGSN的接口。3.2系统的整体设计可视化实时监控系统由车载监控
13、终端、无线通信网络、监控中心三部分组成。系统组成结构如图3所示。(1)车载监控终端车载监控终端是整个系统的核心，主要分布在各个执法车辆上，提供给用户一个简单的操作界面，以便进行电子地图显示、地理信息查询、实时位置显示、最优路径选择等。同时负责接收GPS卫星定位信息并解算出车辆的位置、速度等信息;采集有关车辆状态信息、报警信息的数据，并把这些数据通过GPRS无线网络，按照通信协议，传送到监控中心;接收并执行来自监控中心的命令等;同时还应具有防盗、报警、远程控制等功能。 图3系统组成结构(2)无线通信网络无线通信网络是连接车载终端与监控中心的纽带，是组成整个系统的关键。为了能保证系统数据传输的准确
14、和通信系统覆盖范围的广泛，并考虑到城市电磁环境的影响，本系统采用了GPRS无线网络传输数据。(3)监控中心监控中心由监控计算机和监控软件组成。监控中心平台是以电子地图为基础对数据库的监视和控制的操作平台，具有很方便的信息数据库和电子地图操作功能。监控计算机是一台具有固定IP地址的主机，可接入Internet等外部数据网。监控中心接收车载终端上传的车辆位置、状态等信息，进行相应数据转换处理后，与监控计算机系统上的GIS电子地图进行匹配，并根据需要在电子地图上实时显示车辆位置、状态等信息。3.3车载监控终端的设计车载终端主要分为硬件与软件两大部分，其结构如图4所示。 图4车载终端结构3.3.1硬件
15、部分功能设计(1)车载计算机:是车载终端的核心部件，主要负责与GPS模块、GPRS模块的通信，提供人机交互的接口LCD显示屏及触摸屏，同时支撑嵌入式操作系统所需的底层硬件资源和相关的硬件部件。(2) GPS模块:主要是接收GPS定位导航信息，实时提供车辆的位置、速度、时间等信息。(3) GPRS模块:主要负责与监控中心的通信。(4) LCD显示屏及触摸屏:主要是提供人机交互的平台，通过LCD显示屏提供给用户一个简单的友好的界面，触摸屏负责给计算机提供用户的输入命令等。3.3.2软件部分功能设计(1)嵌入式操作系统:主要用于对终端的硬件资源进行统一管理及调度，为系统的应用软件提供一个良好的开发环境;为嵌入式地理信息系统(Embedded GIS)提供一个软件平台:提高系统的开发效率。(2)地理信息系统:包含以规定的标准化格式存储的电子地图以及与地图有
