（計算機(jī)軟件與理論專業(yè)論文）基于arm的嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)bsp的優(yōu)化設(shè)計與實現(xiàn).pdf

目錄 摘要 l i n u x 操作系統(tǒng)優(yōu)異的可靠性 良好的可裁減性 廣泛的技術(shù)支持 受到了技 術(shù)界的推崇和贊許 并在許多產(chǎn)品中得到了大量地使用 現(xiàn)在它已經(jīng)支持幾乎所 有主流的3 2 位c p u 新的2 6 版內(nèi)核更提供了許多針對嵌入式應(yīng)用的支持 并且改 進(jìn)了進(jìn)程調(diào)試算法 使得l i n u x 在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用備受關(guān)注 目前正被手持設(shè) 備如手機(jī) 導(dǎo)航儀等信息終端領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用 而嵌入式操作系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 之一 便是板級支持軟件 b s p b o a r ds u p o r tp a c k a g e 的實現(xiàn) 本文采用s a m s u n g 公司的3 2 位 3 c 2 4 4 0 處理器作為導(dǎo)航系統(tǒng)的硬件平臺 的核心處理單元 研究并設(shè)計了支持n a n d f l a s h 啟動 支持多文件系統(tǒng)的b s p 提 出了若干種b s p 的優(yōu)化方法 并在此基礎(chǔ)上利用g p s 導(dǎo)航 g p r s 嵌入式 3 c 2 4 4 0 處理器和嵌入式l i n u x 操作系統(tǒng)的優(yōu)良特性 設(shè)計了適合嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)的b s p 軟件系統(tǒng) 本文主要從b s p 的組成結(jié)構(gòu) 執(zhí)行流程 設(shè)計思路 模型設(shè)計等方面 進(jìn)行了研究和探討 著重分析和研究了b s p 的引導(dǎo)代碼設(shè)計 操作系統(tǒng)內(nèi)核移植 以及驅(qū)動程序框架和設(shè)計 并在此基礎(chǔ)上針對導(dǎo)航系統(tǒng)特定應(yīng)用優(yōu)化了b s p 軟件 系統(tǒng) 論文完成的主要工作有如下幾點 1 研究了b o o tl o a d e r 的工作原理 并根據(jù)嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)的實際硬件資源 的特點 實現(xiàn)了引導(dǎo)代碼b o o t l o a d e r 的設(shè)計 使它在目標(biāo)板上電后完成硬件初始 化 下載和引導(dǎo)內(nèi)核的工作 并為應(yīng)用開發(fā)人員燒寫操作系統(tǒng)內(nèi)核或文件系統(tǒng)設(shè) 計了一個良好的人機(jī)交互界面 為了驗證設(shè)計的引導(dǎo)程序的正確性 本文將b o o t l o a d e r 編譯成二進(jìn)制代碼 燒入n a n d f l a s h 啟動運(yùn)行 對其功能進(jìn)行了詳細(xì)的測試 和驗證 2 完成了l i n u x 操作系統(tǒng)向嵌入式導(dǎo)航平臺的移植 包括內(nèi)核的定制與片 上文件系統(tǒng)的設(shè)計 針對嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)要求文件系統(tǒng)占用存儲空間少 系統(tǒng)性 能好 且可寫的特點 本文提出了使用s q u a n s h f s 文件系統(tǒng) 可寫的y a f f s 2 文件 系統(tǒng)和t m p f s 文件系統(tǒng)組合的方法 充分利用多個文件系統(tǒng)的優(yōu)點 滿足了系統(tǒng) 的需求 并將內(nèi)核和文件系統(tǒng)生成映像文件 通過b o o tl o a d e r 的下載功能燒入 n a n d f l a s h 啟動運(yùn)行 對內(nèi)核與文件系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行了測試 廣東工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士論文 3 通過大量驅(qū)動案例分析 研究了各類驅(qū)動的層次和接口 給出了設(shè)備驅(qū) 動程序設(shè)計框架 并完成了實現(xiàn)導(dǎo)航系統(tǒng)的u s b 驅(qū)動 觸摸屏驅(qū)動和串口驅(qū)動的 驅(qū)動程序的設(shè)計與開發(fā) 4 提出了若干種改善系統(tǒng)啟動速度和占用空間的優(yōu)化方法 并給出了具體 的實現(xiàn)技術(shù)和過程 滿足了嵌入式系統(tǒng)啟動速度快 存儲空間少的要求 最后 將整個優(yōu)化設(shè)計出的b s p 軟件應(yīng)用于嵌入式智能交通導(dǎo)航系統(tǒng)中 作 為嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)軟件 在本b s p 的基礎(chǔ)上 配合上層應(yīng)用軟件 已實現(xiàn) 了實際嵌入式智能交通導(dǎo)航設(shè)備 通過智能交通導(dǎo)航系統(tǒng)來驗證了本b s p 的優(yōu)異 性能 本b s p 也可應(yīng)用于其他類似的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)中 關(guān)鍵字 g p s 導(dǎo)航 l i n u x 移植 系統(tǒng)啟動優(yōu)化 引導(dǎo)程序 設(shè)備驅(qū)動 u a b s 下r a c t 皇 暑暑喜皇魯 喜昌宣冒昌置暑皇詈皇詈喜詈昌皇昌置皇魯置摹魯魯i i i i i i 皇篁皇篁 a b s t r a c t l i n u xi sv e r ye x c e l l e n to p e r a t i o ns y s t e m w ec a l lg e ts o u r c ef i l e so fi tf r o m i n t e r n e tw i t h o u tc h a r g e b e c a u s ei ti sv e r ye a s yt oc o n f i g u r e r e d u c ea n dw e l l s u p p o r t e d l i n u xi su s e di nv e r yw i d ef i e l d sn o w e s p e c i a li nt h ef i e l d so f e m b e d d e d s y s t e ma n di tb e c a m et h em o s tp o p u l a re m b e d d e do p e r a t i o ns y s t e m n o we m b e d d e d l i n u xw a su s e di nm a n yk i n d so fp o r t a b l et e r m i n a lp r o d u c e ss u c ha sm o b i l e n a v i g a t i o nd e v i c ea n ds oo n b s p b o a r ds u p p o r tp a c k a g e i so n eo ft h ek e y t e c h n o l o g i e so fe m b e d d e dl i n u x t h i sp a p e ru s e ds a m s u n g s 3 c 2 4 4 0p r o c e s s o r3 2a sn a v i g a t i o ns y s t e m h a r d w a r ep l a t f o r mc o r ep r o c e s su n i t r e s e a r c h e da n dd e s i g n e dab s pw h i c hs u p p o r t n a n d f l a s hs t a r t u pa n dm u l t i f i l es y s t e m b r o u g h tf o r w a r dan u m b e ro fo p t i m i z a t i o n m e t h o d sa b o u tb s p a n du s i n gg p sn a v i g a t i o n g p r s e m b e d d e d 3c 2 4 4 0p r o c e s s o r a n de m b e d d e dl i n u xo p e r a t i n gs y s t e mf i n ec h a r a c t e r i s t i c s d e s i g n e dt h eb s ps o f t w a r e s y s t e m sw h i c h w a ss u i t a b l ef o re m b e d d e dn a v i g a t i o ns y s t e m i nt h i sp a p e r s t u d i e da n d d i s c u s s e db s pf r o mc o m p o s i t i o no ft h es t r u c t u r e i m p l e m e n t a t i o no fp r o c e s s d e s i g n i d e a s m o d e l sd e s i g n a n a l y z e da n ds t u d i e db s p sb o o t u pc o d ed e s i g n o p e r a t i n g s y s t e mk e r n e lp o r t i n g a n dd r i v e rf r a m e w o r ka n dd e s i g ni d e a s o nt h i sb a s i s f o r n a v i g a t i o ns y s t e ms p e c i f i ca p p l i c a t i o no p t i m i z e ds o f t w a r es y s t e mb s p p a p e rw i l l c o m p l e t ep r i m a r yt a s k sa sf o l l o w s 1 t h i sp a p e rs t u d i e dt h ep r i n c i p l eo ft h eb o o tl o a d e r a c c o r d i n gt oa c t u a l c h a r a c t e r i s t i c so fe m b e d d e dn a v i g a t i o ns y s t e m sh a r d w a r er e s o u r c e s r e a l i z e d t h ed e s i g no fb o o tl o a d e rb 0 0 t u pc o d e w h e nt h et a r g e tb o a r dp o w e ro n c o m p l e t e dh a r d w a r ei n i t i a l i z a t i o n d o w n l o a d sa n db o o t u pk e r n e lf u n c t i o n s d e s i g n e dag o o di n t e r a c t i v ei n t e r f a c et op r o g r a mk e r n e lo rf i l es y s t e mi n t o n a n d f l a s hf o ra p p l i c a t i o nd e v e l o p e r s i no r d e rt ov e r i f yt h ec o r r e c t n e s so fb o o t b o o tl o a d e rw i l lb ec o m p i l e di n t ob i n a r yc o d e a n dp r o g r a mi n t on a n d f l a s h s t a r tr u n n i n g i t sf u n c t i o nw i l lb et e s ti nd e t a i l i i i 廣東工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士論文 2 t h i sp a p e rc o m p l e t e dl i n u xo p e r a t i n gs y s t e mp o r t i n gt oe m b e d d e dn a v i g a t i o n p l a t f o r m i n c l u d i n gc u s t o m i z e dk e r n e l a n df i l e s y s t e md e s i g n n a v i g a t i o n s y s t e mr e q u i r e de m b e d d e df i l es y s t e m so c c u p yl e s ss t o r a g es p a c e h a v eag o o d p e r f o r m a n c e a n dc a nb ew r i t t e n t h i sp a p e rp r e s e n t st oc o m b i n a t es q u a n s h f s y a f f s 2a n dt m p f sf i l es y s t e mi n t oaw h o l e m a k ef u l lu s eo fm u l t i p l ef i l e s y s t e m s a d v a n t a g e st om e e tt h er e q u i r e m e n t s a n dm a k ek e r n e la n df i l e s y s t e mi n t oi m a g e p r o g r a mi n t on a n d f l a s ht h r o u g hd o w n l o a dr u n i o no fb o o t l o a d e r t e s tk e r n e la n df i l es y s t e mp e r f o r m a n c e 3 t h r o u g ha n a l y z eal a r g en u m b e ro fc a s e s t u d i e dav a r i e t yo fd r i v e r sh i e r a r c h y a n di n t e r f a c e s g i v e nt h ed e s i g no ft h ed e v i c ed r i v e rf r a m e w o r k c o m p l e t e dt h e u s bd r i v e t o u c hs c r e e nd f i v e r s e r i a ld r i v e ro fn a v i g a t i o ns y s t e m 4 b r o u g h tf o r w a r dan u m b e ro fo p t i m i z a t i o nm e t h o d st oi m p r o v et h es p e e do f s t a r t u pa n dr e d u c es t o r a g es p a c e g i v e nt h em e t h o da n dp r o c e s s m e e tt h e e m b e d d e ds y s t e mr e q u i r e m e n tt h a tb o o tf a s t e r l e s ss t o r a g es p a c e f i n a l l y t h ew h o l eb s ps o f t w a r eo p t i m i z e dd e s i g nw a sa p p l i e di ne m b e d d e d i n t e l l i g e n tt r a f f i cn a v i g a t i o ns y s t e m t a k eu s eo ff o u n d a t i o ns o f t w a r e o nt h eb a s i so f b s p c o o p e r a t e i la p p l i c a t i o n r e a l i z e de m b e d d e di n t e l l i g e n tt r a f f i cn a v i g a t i o n s y s t e md e v i c e s t h r o u g ht h ei n t e l l i g e n tt r a f f i cn a v i g a t i o ns y s t e mt ov e r i f y t h e e x c e l l e n tp e r f o r m a n c eo ft h eb s p t h eb s pc a na l s ob ea p p l i e dt oo t h e rs i m i l a r s y s t e m si ne m b e d d e da p p l i c a t i o n s k e yw o r d s g p sn a v i g a t i o n l i n u xp o r t i n g s y s t e mb o o t u po p t i m i z a t i o n b o o t u p p r o g r a m d e v i c ed r i v e r i v 廣東工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩上論文 獨(dú)創(chuàng)性聲明 秉承學(xué)校嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)與優(yōu)良的科學(xué)道德 本人聲明所呈交的論文是我個人在 導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果 盡我所知 除了文中特別加以 標(biāo)注和致謝的地方外 論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果 不包 含本人或其他用途使用過的成果 與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn) 均已在論文中作了明確的說明 并表示了謝意 本學(xué)位論文成果是本人在廣東工業(yè)大學(xué)讀書期間在導(dǎo)師的指導(dǎo)下取得的 論 文成果歸廣東工業(yè)大學(xué)所有 申請學(xué)位論文與資料若有不實之處 本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任 特此聲明 論文作者簽字 指導(dǎo)教師簽字 型砑 1 年月日 第一章緒論 1 1 課題研究背景 第一章緒論 導(dǎo)航系統(tǒng)采用了全球衛(wèi)星定位系統(tǒng) g l o b a lp o s i t i o ns y s t e m 簡稱g p s 導(dǎo)航技 術(shù) g p s 衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)是一項高新技術(shù) 它利用了g p s 接收導(dǎo)航衛(wèi)星的發(fā)射 信號 從而獲取當(dāng)前位置的坐標(biāo)和時間等信息 達(dá)到定位 導(dǎo)航和測量的目的 衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)被廣泛應(yīng)用在社會的各個領(lǐng)域中 它的高精度 快捷方便 全 天候等優(yōu)良特性 使其越來越受到人們的歡迎 0 1 1 g p s 系統(tǒng)是一個高精度的定位導(dǎo)航系統(tǒng) 利用g p s 導(dǎo)航定位的各種移動終端 如手機(jī) 掌上電腦等 實質(zhì)上就是一個嵌入式系統(tǒng) 在這種作為移動終端的嵌入 式系統(tǒng)上開發(fā)g p s 導(dǎo)航軟件的方式主要有兩種 一種是在自己開發(fā)的專用的操作 系統(tǒng)上開發(fā)導(dǎo)航軟件 另一種是在通用的操作系統(tǒng)上開發(fā)導(dǎo)航軟件 日本及歐美 等地的發(fā)達(dá)國家起步較早 二十世紀(jì)八十年代就開始開發(fā)導(dǎo)航軟件 采用的是前 一種開發(fā)方式 有自己的硬件設(shè)備 底層的操作系統(tǒng)也由自己開發(fā) 并基于其上 開發(fā)導(dǎo)航軟件 這種開發(fā)方式由于其專用性 數(shù)據(jù)的保密性較好 但通用性不好 僅可用于有限的嵌入式設(shè)備上 0 2 而本文則是采用后一種方式開發(fā) 在通用的 l i n u x 操作系統(tǒng)上開發(fā)導(dǎo)航系統(tǒng) 1 1 1 嵌入式系統(tǒng)現(xiàn)狀及特點 嵌入式系統(tǒng)就是嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)的簡稱 i e e e 國際電氣和電子工程師協(xié)會 對它的定義是 d e v i c eu s e dt oc o n t r o l m o n i t o ro ra s s i s tt h eo p e r a t i o no fe q u i p m e n t m a c h i n e r yo rp l a n t s 用于控制 監(jiān)視功能或輔助儀器 機(jī)械 設(shè)備上作的裝置 一般常用的定義是 嵌入式系統(tǒng)指非p c 系統(tǒng) 有計算機(jī)功能但又不稱之為計算 機(jī)的設(shè)備或器材 即不可見的計算機(jī) 它是以應(yīng)用為中心 軟硬件可裁減的適應(yīng) 應(yīng)用系統(tǒng)對功能 可靠性 成本 體積 功耗等綜合性嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系 統(tǒng) 簡單地說 嵌入式系統(tǒng)集應(yīng)用軟件與硬件于一體 具有軟件代碼小 高度自 動化 響應(yīng)速度快等特點 特別適合于要求實時和多任務(wù)的體系 0 6 1 廣東工業(yè)大學(xué)丁學(xué)碩士論文 如圖1 1 所示 嵌入式系統(tǒng)的組成一般由硬件和軟件組成 嵌入式硬件以嵌 入式處理器為核心集成存儲器和系統(tǒng)專用的輸入 輸出設(shè)備 嵌入式軟件包括固 件 嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序等 這些軟件有機(jī)的結(jié)合在一起 形成系統(tǒng)特定 的一體化軟件 0 刀 上世紀(jì)8 0 年代隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展 嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大 應(yīng) 用要求不斷提高 在實時性 可靠性 多任務(wù)等方面提出了越來越多的要求 系 統(tǒng)己經(jīng)不能用簡單的循環(huán)控制處理了 在嵌入式系統(tǒng)中引入操作系統(tǒng)成為必然 因此 在現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)一般都包括了嵌入式操作系統(tǒng) 它是嵌入式應(yīng)用軟件與 嵌入式硬件之間的管理者和協(xié)調(diào)者 一i 忑麗 一 高層抽象層 文件文件文件文件文件 系統(tǒng) 系繞 系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng) 底層抽象層 圖1 1 嵌入式系統(tǒng)的一般框架 f i g u r e1 1g e n e r a lf r a m e w o r kf o re m b e d d e ds y s t e m s 在符合系統(tǒng)要求的情況下 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)盡量減少不必要的外設(shè) 減小系統(tǒng) 功耗 一般嵌入式系統(tǒng)由以下幾個模塊組成 微控制器 通常是4 位 8 位 1 6 位 3 2 位或6 4 位 用以保存固件的r o m 非揮發(fā)性只讀存儲器 用以保存程序數(shù)據(jù)的r a m 揮發(fā)性的隨機(jī)訪問存儲器 周圍相關(guān)硬件 如l e d 發(fā)光二極管 串口 網(wǎng)口 傳感器 開關(guān)等 嵌入式操作系統(tǒng) 2 第一章緒論 嵌入式系統(tǒng)的一般模型并不足以定義嵌入式系統(tǒng)本身 例如 信息查詢以及銷售點終端 某些工業(yè)控制系統(tǒng) 游戲控制臺 例如基于x 8 6 和w i n d o w s 的x b o x 數(shù)字錄像機(jī) 例如基于l i n u x 的t w o 這些設(shè)備可能使用硬盤驅(qū)動器來保存固件 并運(yùn)行各種桌面操作系統(tǒng)如 w i n d o w s l i n u x 或者d o s 這并不是典型的嵌入式系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 但是按照 定義 它們?nèi)钥梢苑Q為嵌入式系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng)具有專用性 高可靠性 可封裝性等特點 它的發(fā)展歷史幾乎和 計算機(jī)自身的歷史一樣長 發(fā)展過程大致分成以下4 個階段 吲 第一階段是以單芯片為核心的可編程控制器形式的系統(tǒng) 同時具有與監(jiān)測 伺服 指示設(shè)備相配合的功能 這種系統(tǒng)大部分應(yīng)用于一些專業(yè)性極強(qiáng)的工業(yè)控 制系統(tǒng)中 一般沒有操作系統(tǒng)的支持 通過匯編語言編程對系統(tǒng)進(jìn)行直接控制 運(yùn)行結(jié)束后清除內(nèi)存 這一階段系統(tǒng)的主要特點是 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能都相對單一 處理效率較低 存儲容量較小 幾乎沒有用戶接口 由于這種嵌入式系統(tǒng)使用簡 便 價格很低 以前在國內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較為普遍 但是己經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)高效 的 需要大容量存儲介質(zhì)的現(xiàn)代化工業(yè)控制和新興的信息家電等領(lǐng)域的需求 第二階段是以嵌入式c p u 為基礎(chǔ) 以簡單操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng) 這 一階段系統(tǒng)的主要特點是 c p u 種類繁多 通用性比較弱 系統(tǒng)開銷小 效率高 操作系統(tǒng)具有一定的兼容性和擴(kuò)展性 應(yīng)用軟件較專業(yè) 用戶界面不夠友好 系 統(tǒng)主要用來控制系統(tǒng)負(fù)載以及監(jiān)控應(yīng)用程序運(yùn)行 第三階段是以嵌入式操作系統(tǒng)為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng) 這一階段系統(tǒng)的主要特 點是 嵌入式操作系統(tǒng)能運(yùn)行于各種不同類型的微處理器上 兼容性好 操作系 統(tǒng)內(nèi)核精小 效率高 并且具有高度的模塊化和擴(kuò)展性 具備文件和目錄管理 設(shè)備支持 多任務(wù) 網(wǎng)絡(luò)支持 圖形窗口以及用戶界面等功能 具有大量的應(yīng)用 程序接n a p i 開發(fā)應(yīng)用程序簡單 嵌入式應(yīng)用軟件豐富 第四階段是以基于i n t e n r e t 為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng) 這是一個正在迅速發(fā)展的階 段 目前大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)還孤立于i n t e m e t 之外 但隨著i n t e m e t 的發(fā)展以及 i n t e m e l 技術(shù)與信息家電 工業(yè)控制技術(shù)等結(jié)合日益密切 嵌入式設(shè)備與i n t e m e t 的結(jié)合將代表著嵌入式技術(shù)的真正未來 廣東工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士論文 1 1 1 1 嵌入式處理器的發(fā)展現(xiàn)狀 嵌入式系統(tǒng)的核心部件是各種類型的嵌入式處理器 目前據(jù)不完全統(tǒng)計 全 世界嵌入式處理器的品種總量已經(jīng)超過1 0 0 0 多種 流行體系結(jié)構(gòu)有3 0 幾個系列 其中8 0 5 1 體系的占有多半 生產(chǎn)8 0 5 1 單片機(jī)的半導(dǎo)體廠家有2 0 多個 共3 5 0 多種衍生產(chǎn)品 僅p h i l i p s 就有近1 0 0 種 現(xiàn)在幾乎每個半導(dǎo)體制造商都生產(chǎn)嵌入 式處理器 越來越多的公司有自己的處理器設(shè)計部門 嵌入式處理器的尋址空間 一般從6 4 k b 到1 6 m b 處理速度從0 1m i p s 到2 0 0 0m i p s 常用封裝從8 個引 腳到1 4 4 個引腳 根據(jù)其現(xiàn)狀 嵌入式計算機(jī)可以分下面幾類 嵌入式微處理器 e m b e d d e dm i c o r p o r c e s s o ru n i t e m p u 嵌入式微處理器的基礎(chǔ)是通用計算機(jī)中的c p u 在應(yīng)用中 將微處理器裝配 在專門設(shè)計的電路板上 只保留與嵌入式應(yīng)用有關(guān)的母板功能 這樣可以大幅度 減小系統(tǒng)體積和功耗 為了滿足嵌入式應(yīng)用的特殊要求 嵌入式微處理器雖然在 功能上和標(biāo)準(zhǔn)微處理器基本是一樣的 但在工作溫度 抗電磁干擾 可靠性等方 面一般都做了各種增強(qiáng) 和工業(yè)控制計算機(jī)相比 嵌入式微處理器具有體積小 重量輕 成本低 可 靠性高的優(yōu)點 但是在電路板上必須包括r o m r a m 總線接口 各種外設(shè)等 器件 從而降低了系統(tǒng)的可靠性 技術(shù)保密性也較差 嵌入式微處理器及其存儲 器 總線 外設(shè)等安裝在一塊電路板上 稱為單板計算機(jī) 如s t d b u s p c i 0 4 等 近年來 德國 日本的一些公司又開發(fā)出了類似 火柴盒 式名片大小的嵌入 式計算機(jī)系列o e m 產(chǎn)品 嵌入式處理器目前主要有a m l 8 6 8 8 3 8 6 e x s c 4 0 0 p o w e rp c 6 8 0 0 0 m i p s 刪系列等 嵌入式微控制器 m i c r o c o n t r o l l e ru n i t m c u 嵌入式微控制器又稱單片機(jī) 顧名思義 就是將整個計算機(jī)系統(tǒng)集成到一塊 芯片中 嵌入式微控制器一般以某一種微處理器內(nèi)核為核心 芯片內(nèi)部集成 r o m e p r o m r a m 總線 總線邏輯 定時 計數(shù)器 w a t c h d o g f o 串行口 脈寬調(diào)制輸出 a d d a f l a s hr a m e e p r o m 等各種必要功能和外設(shè) 為 適應(yīng)不同的應(yīng)用需求 一般一個系列的單片機(jī)具有多種衍生產(chǎn)品 每種衍生產(chǎn)品 的處理器內(nèi)核都是一樣的 不同的是存儲器和外設(shè)的配置及封裝 這樣可以使單 片機(jī)最大限度地和應(yīng)用需求相匹配 功能不多不少 從而減少功耗和成本 4 第一章緒論 和嵌入式微處理器相比 微控制器的最大特點是單片化 體積大大減小 從 而使功耗和成本下降 可靠性提高 微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流 微 控制器的片上外設(shè)資源一般比較豐富 適合于控制 因此稱為微控制器 l o 嵌入式微控制器目前的品種和數(shù)量最多 比較有代表性的通用系列包括 8 0 5 l p 5 1 x a m c s 2 5 1 m c s 9 6 1 9 6 2 9 6 c 1 6 6 1 6 7 m c 6 8 h c 0 5 11 1 2 1 6 6 8 3 0 0 等 另外還有許多半通用系列如 支持u s b 接口的m c u8 x c 9 3 0 9 3 1 c 5 4 0 c 5 4 1 支持1 2 c c a n b u s l c d 及眾多專用m c u 和兼容系列 目前m c u 占 嵌入式系統(tǒng)約7 0 的市場份額 特別值得注意的是近年來提供x 8 6 微處理器的著名廠商a m d 公司 將 a m l 8 6 c c c i f c u 等嵌入式處理器稱之為m i c r o c o n t r o l l e r m o t o r o l a 公司把以 p o w e rp c 為基礎(chǔ)的p p c 5 0 5 和p p c 5 5 5 亦列入單片機(jī)行列 t i 公司亦將其 t m s 3 2 0 c 2 x x x 系列d s p 作為m c u 進(jìn)行推廣 嵌入式片上系統(tǒng) s y s t e mo nc h i p 隨著e d i 的推廣和v l s i 設(shè)計的普及化及半導(dǎo)體工藝的迅速發(fā)展 在一個硅 片上實現(xiàn)一個更為復(fù)雜的系統(tǒng)的時代已來臨 這就是s y s t e mo nc h i p s o c 各種通用處理器內(nèi)核將作為s o c 設(shè)計公司的標(biāo)準(zhǔn)庫 和許多其它嵌入式系統(tǒng)外設(shè) 一樣 成為v l s i 設(shè)計中一種標(biāo)準(zhǔn)的器件 用標(biāo)準(zhǔn)的v h d l 等語言描述 存儲在 器件庫中 用戶只需定義出其整個應(yīng)用系統(tǒng) 仿真通過后就可以將設(shè)計圖交給半 導(dǎo)體工廠制作樣品 這樣除個別無法集成的器件以外 整個嵌入式系統(tǒng)大部分均 可集成到一塊或幾塊芯片中去 應(yīng)用系統(tǒng)電路板將變得很簡潔 對于減小體積和 功耗 提高可靠性非常有利 s o c 可以分為通用和專用兩類 通用系列包括i n f i n c o n 的t r i c o r e m o t o r o l a 的m c o r e 某些a r m 系列器件 e c h e l o n 和m o t o r o l a 聯(lián)合研制的n e u r o n 芯片等 專用s o c 一般專用于某個或某類系統(tǒng)中 不為一般用戶所知 一個有代表性的產(chǎn) 品是p h i l i p s 的s m a r tx a 它將x a 單片機(jī)內(nèi)核和支持超過2 0 4 8 位復(fù)雜r s a 算 法的c c u 單元制作在一塊硅片上 形成一個可加載j a v a 或c 語言的專用的 s o c 可用于公眾互聯(lián)網(wǎng)如i n t e m e l 安全方面 廣東工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士論文 1 1 1 2 嵌入式操作系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀 隨著微處理器技術(shù)和材料科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展 功能強(qiáng)大 價格低廉 結(jié)構(gòu) 小巧的c p u 和外部設(shè)備提供了穩(wěn)定可靠的硬件條件 限制嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸 就突出表現(xiàn)在了軟件方面 尤其需要強(qiáng)大的操作系統(tǒng)和相應(yīng)的開發(fā)工具的支持 盡管從八十年代末開始 陸續(xù)出現(xiàn)了一些嵌入式操作系統(tǒng) 比較著名的有v x w o r k p s o s n e c u l e u s 和w i n d o w sc e 但這些專用操作系統(tǒng)都是商業(yè)化產(chǎn)品 其高昂 的價格使許多公司望而卻步 這些商用系統(tǒng)的源代碼封閉性也大大限制了開發(fā)者 的積極性 開發(fā)者得不到技術(shù)方面的強(qiáng)勁支持 同時 由于其代碼的封閉性 對 相關(guān)新的硬件設(shè)備的支持跟不上市場變化 因此影響基于該操作系統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā) 耽誤了產(chǎn)品進(jìn)入市場的最佳時機(jī) 現(xiàn)在需要的是一個便宜 成熟穩(wěn)定并且能夠提 供高端嵌入式系統(tǒng)所必需特性的操作系統(tǒng) 嵌入式l i n u x 操作系統(tǒng)以其穩(wěn)定 高 效 易定制 易裁減 硬件支持廣泛 價格低等特點贏得廣泛關(guān)注 成為新興的 力量 有成為嵌入式操作系統(tǒng)主導(dǎo)力量的趨勢 o s 特別是近幾年來 隨著開源軟件開發(fā)隊伍的壯大 以及一些跨國公司的加盟 l i n u x 在性能提高和應(yīng)用廣泛性等方面得到了迅速發(fā)展 2 0 0 4 年l i n u x d e v i c e s c o m 進(jìn)行的市場調(diào)查顯示 嵌入式l i n u x 操作系統(tǒng)在過去2 年里己經(jīng)占到了嵌入式操 作系統(tǒng)市場的3 7 而且預(yù)計未來兩年中將達(dá)到5 0 的占有率 l 1 1 2 嵌入式導(dǎo)航技術(shù)現(xiàn)狀及特點 智能交通導(dǎo)航系統(tǒng)采用了全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)導(dǎo)航技術(shù) g p s 衛(wèi)星導(dǎo)航定位技 術(shù)利用了g p s 接收導(dǎo)航衛(wèi)星的發(fā)射信號 從而獲取當(dāng)前位置的坐標(biāo)和時間等信 息 達(dá)到定位 導(dǎo)航和測量的目的 以g p s 和電子地圖為技術(shù)核心 為用戶提供 安全駕駛所必需的地圖和道路等信息的交通導(dǎo)航系統(tǒng)目前正在全世界得到廣泛應(yīng) 用 大大提高了交通導(dǎo)航技術(shù)與道路駕駛的安全性 0 3 1 近年來 為了對機(jī)動性強(qiáng) 數(shù)量眾多的移動目標(biāo)進(jìn)行有效監(jiān)視 緊急救援和 提供各種信息服務(wù)的需求 在客運(yùn) 公安 銀行 物流等行業(yè)表現(xiàn)得尤為突出 通用分組無線業(yè)務(wù) g p r s 的出現(xiàn) 使得人們能夠?qū)σ苿幽繕?biāo)進(jìn)行全國范圍實時全 天候的監(jiān)視調(diào)度 將g p s 定位技術(shù)和g p r s 相結(jié)合 在智能交通導(dǎo)航方面具有廣 泛的應(yīng)用前景m 6 第一章緒論 現(xiàn)在通用的流行的導(dǎo)航系統(tǒng)嵌入式平臺一般有單片機(jī)系統(tǒng)平臺 基于a r m 7 的嵌 入式平臺 基于a r m 9 3 c 2 4 1 0 的嵌入式平臺 單片機(jī)電子地圖應(yīng)用系統(tǒng)信息處 理能力弱 資源有限 圖形界面實現(xiàn)較難 人機(jī)界面不友好 現(xiàn)在很少使用 基 于a r m 7 的嵌入式平臺資源比單片機(jī)系統(tǒng)要豐富一些 支持操作系統(tǒng) 在過去的 定位系統(tǒng)和通信系統(tǒng)中用的很多 但對導(dǎo)航應(yīng)用系統(tǒng)和復(fù)雜的圖形界面 a r m 7 處理速度慢 隨著a r m 技術(shù)的進(jìn)步 a r m 7 逐漸退出了導(dǎo)航領(lǐng)域 現(xiàn)在很多導(dǎo) 航產(chǎn)品都采用基于a r m 9 3 c 2 4 1 0 的嵌入式平臺 a r m 9 通過提高時鐘頻率 改 進(jìn)指令周期 增加內(nèi)存管理 在性能上比a r m 7 有了很大的提高 通過移植操作 系統(tǒng) 圖形庫和觸摸屏驅(qū)動 能實現(xiàn)友好的人機(jī)交互界面 能完成一般的導(dǎo)航任 務(wù) 由于 3 c 2 4 1 0 主頻是2 6 6 m h z 在運(yùn)行導(dǎo)航系統(tǒng)時 系統(tǒng)響應(yīng)不及時 在路 徑規(guī)劃時等待時間過長 0 5 1 所以 以上三種嵌入式平臺都不能滿足當(dāng)前嵌入式導(dǎo) 航系統(tǒng)的要求 迫切需要一種新的設(shè)計方案 1 1 3b s p 技術(shù)現(xiàn)狀 板級支持包 b o a r ds u p p o r tp a c k a g e 簡稱b s p 技術(shù)一般來說是針對某個特定 的嵌入式系統(tǒng)的 由嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)平臺供應(yīng)商提供 針對標(biāo)準(zhǔn)硬件板的各 種驅(qū)動支持庫 每個b s p 包括一種軟件模板 其中不僅包括設(shè)備驅(qū)動程序的抽象 結(jié)構(gòu)代碼 而且包括具體硬件設(shè)備提供的底層硬件代碼 還包括移植好的操作系 統(tǒng) 板級支持包是嵌入式開發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié) 1 4 j 有了穩(wěn)定的b s p 應(yīng)用開發(fā)人員只 要一心開發(fā)自己的應(yīng)用程序就可以了 不需要關(guān)心與硬件相關(guān)的代碼 這樣給應(yīng) 用開發(fā)程序的開發(fā)帶來了很大的便利 1 1 3 1b s p 的作用 目前 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)大致可分為兩個層次 1 嵌入式應(yīng)用軟件程序開發(fā) 主要利用c 庫函數(shù)和l i n u xa p i 進(jìn)行應(yīng)用軟 件的編寫 2 嵌入式b s p 包的開發(fā)也就是固件的開發(fā) 主要進(jìn)行b o o tl o a d e r l i n u x 的移植及l(fā) i n u x 設(shè)備驅(qū)動程序的設(shè)計 7 廣東工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩十論文 一般而言 b s p 包的開發(fā)的難度要高于應(yīng)用程序開發(fā)的難度 而其中的l i n u x 設(shè)備驅(qū)動編程又是l i n u x 程序設(shè)計中比較復(fù)雜的部分 究其原因 主要包括如下 幾個方面 1 設(shè)備驅(qū)動屬于l i n u x 內(nèi)核的部分 編寫l i n u x 設(shè)備驅(qū)動需要有一定的 l i n u x 操作系統(tǒng)內(nèi)核基礎(chǔ) 2 編寫l i n u x 設(shè)備驅(qū)動需要對硬件的原理有相當(dāng)?shù)牧私?大多數(shù)情況下我 們是針對一個特定的嵌入式硬件平臺編寫驅(qū)動的 3 l i n u x 設(shè)備驅(qū)動中廣泛涉及到多進(jìn)程并發(fā)的同步 互斥等控制 容易出 現(xiàn)b u g 4 由于屬于內(nèi)核的一部分 l i n u x 設(shè)備驅(qū)動的調(diào)試也相當(dāng)復(fù)雜 所以b s p 的開發(fā) 在整個嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中起著關(guān)鍵的作用 整個b s p 包的 穩(wěn)定性 運(yùn)行速度 文件的大小對嵌入式產(chǎn)品是否成功起著很大作用 1 5 1 1 3 2 嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)b s p 實現(xiàn)方式的比較 b s p 作為操作系統(tǒng)與硬件之間的一個橋梁 它既需要考慮對硬件的控制和處 理 又需要涉及操作系統(tǒng)的調(diào)用接口和相關(guān)支持 因此b s p 實現(xiàn)受到多方面的制 約和影響 一般來說可以將b s p 的技術(shù)路線描述為以下兩種方式 1 7 1 各功能函數(shù)和硬件驅(qū)動程序?qū)ι蠈討?yīng)用不完全透明 應(yīng)用程序?qū)τ布?控制和操作將通過直接調(diào)用其驅(qū)動程序特定的操作函數(shù)來完成 在這種方式下 應(yīng)用程序可以與硬件驅(qū)動程序相互交叉 并以一個完整的運(yùn)行程序放到操作系統(tǒng) 上運(yùn)行 2 各功能函數(shù)和硬件驅(qū)動程序?qū)ι蠈討?yīng)用透明 所有驅(qū)動程序由操作系統(tǒng) 的管理 應(yīng)用程序需要使用和控制的硬件等都必須通過操作系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)用接口 來完成調(diào)用 在這種方式下 應(yīng)用程序與硬件驅(qū)動程序之間被隔離 需要通過操 作系統(tǒng)的a p i 接口才可能訪問到相關(guān)的硬件 應(yīng)用程序根本看不到驅(qū)動程序的存 在 驅(qū)動程序與應(yīng)用程序分別加載并在系統(tǒng)上運(yùn)行 這種方式也就是通常所說的 硬件抽象 這兩種方式實現(xiàn)與操作系統(tǒng)對驅(qū)動程序的管理和運(yùn)行模式有一定的關(guān)系 這 里暫不考慮操作系統(tǒng)差異的影響 主要討論兩種實現(xiàn)方式的主要優(yōu)缺點 在這兩 第一章緒論 種方式下 b s p 主要區(qū)別體現(xiàn)在設(shè)備驅(qū)動程序與應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)之間的關(guān)系 上 它們主要優(yōu)缺點大致歸納如下 第一種方式中 驅(qū)動程序在整個系統(tǒng)中注冊和登記過程十分簡單 實現(xiàn)也相 對容易 而且由于應(yīng)用程序可以直接調(diào)用驅(qū)動程序函數(shù) 因此可以減省管理環(huán)節(jié) 和空間開銷 以及應(yīng)用程序與系統(tǒng)和驅(qū)動程序切換的開銷 使得效率得到更好保 證 但這種方式下 應(yīng)用程序直接訪問設(shè)備驅(qū)動程序 需要應(yīng)用程序開發(fā)者對硬 件有一定的了解和掌握 并能夠準(zhǔn)確控制硬件的操作 驅(qū)動程序的改變會引起應(yīng) 用程序的調(diào)整或重新編譯 由于驅(qū)動程序不在操作系統(tǒng)控制下統(tǒng)一調(diào)度和使用 應(yīng)用程序?qū)ν庠O(shè)的使用容易出現(xiàn)沖突和不穩(wěn)定 從而有可能導(dǎo)致系統(tǒng)性能受到影 響 第二種方式中 操作系統(tǒng)對設(shè)備驅(qū)動程序進(jìn)行管理和調(diào)度 并提供標(biāo)準(zhǔn)a p i 接口 應(yīng)用程序使用驅(qū)動程序控制硬件 都必須通過操作系統(tǒng)的a p i 接口才能完 成 這使得驅(qū)動程序?qū)τ趹?yīng)用程序來說是不可見的 硬件及其驅(qū)動程序的變化 不會影響應(yīng)用程序設(shè)計及其對硬件的使用 這種透明性使得程序開發(fā)十分簡便 也使得整個軟件系統(tǒng)的移植操作變得十分高效 不同的硬件板 只要有相應(yīng)的b s p 加入到系統(tǒng)中 操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件就都可以在該硬件板上運(yùn)行 當(dāng)然以這種方 式實現(xiàn)的b s p 也存在一些缺點 通過系統(tǒng)調(diào)用訪問設(shè)備驅(qū)動程序 由于應(yīng)用程序 往往工作于用戶態(tài) 系統(tǒng)則工作于核心態(tài) 應(yīng)用程序使用a p i 接口時將引起用戶 態(tài)向核心態(tài)的切換 而這種操作的開銷較大 會影響系統(tǒng)效率 另外在這種方式 下設(shè)備驅(qū)動程序的開發(fā)需要按照操作系統(tǒng)的特定格式要求和注冊流程進(jìn)行設(shè)計 因此需要驅(qū)動程序開發(fā)者對操作系統(tǒng)的驅(qū)動程序體系結(jié)構(gòu)有相當(dāng)?shù)恼J(rèn)識 1 6 1 1 2 課題的研究內(nèi)容與論文結(jié)構(gòu)安排 1 2 1 課題的主要研究內(nèi)容 課題研究并設(shè)計了一種支持n a n d f l a s h 啟動 支持多文件系統(tǒng)的b s p 軟件 提 出了幾種b s p 開發(fā)的優(yōu)化方法 并在此基礎(chǔ)上利用g p s 導(dǎo)航 g p r s 嵌入式 3 c 2 4 4 0 處理器和嵌入式l i n u x 操作系統(tǒng)的優(yōu)良特性 設(shè)計了適合嵌入式導(dǎo)航系 統(tǒng)的b s p 軟件系統(tǒng) 9 廣東工業(yè)人學(xué)工學(xué)碩士論文 在b s p b o a r ds u p p o r tp a c k a g e 軟件設(shè)計中 需要進(jìn)行三個部分的工作 引 導(dǎo)程序的設(shè)計與實現(xiàn) 嵌入式操作系統(tǒng)移植以及設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā) 本文針對以 上提出的系統(tǒng)核心問題 進(jìn)行導(dǎo)航系統(tǒng)的b s p 軟件設(shè)計 課題研究主要從b s p 各部分組成結(jié)構(gòu) 執(zhí)行流程 設(shè)計思路 模型設(shè)計等方 面進(jìn)行了一定的研究和探討 在研究過程中充分利用l i n u x 開放源碼的資源優(yōu)勢 進(jìn)行大量的代碼閱讀和分析工作 著重分析并研究了b s p 的引導(dǎo)代碼設(shè)計 操作 系統(tǒng)內(nèi)核移植以及驅(qū)動程序框架和設(shè)計思路等 在此基礎(chǔ)上對導(dǎo)航系統(tǒng)特定應(yīng)用 設(shè)計b s p 軟件 導(dǎo)航系統(tǒng)的b s p 軟件 主要從以下幾個方面著手 1 采用s a m s u n g 公司的3 2 位 3 c 2 4 4 0 處理器作為導(dǎo)航系統(tǒng)的硬件平臺 在此平臺上 研究b o o tl o a d e r 的工作原理 并根據(jù)嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)的實際硬件資 源的特點 實現(xiàn)引導(dǎo)代碼b o o tl o a d e r 的設(shè)計 使它在目標(biāo)板上電后完成硬件初始 化 下載和引導(dǎo)內(nèi)核的工作 并為應(yīng)用開發(fā)人員燒寫內(nèi)核和文件系統(tǒng)設(shè)計了一個 良好的人機(jī)交互界面 最后為了驗證引導(dǎo)程序的正確性 本系統(tǒng)將b o o tl o a d e r 編 譯成二進(jìn)制代碼 燒入n a n d f l a s h 啟動運(yùn)行 對其功能進(jìn)行了測試和驗證 2 完成了嵌入式l i n u x 向嵌入式導(dǎo)航平臺的移植 包括內(nèi)核的定制與片上 文件系統(tǒng)的設(shè)計 針對嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)要求文件系統(tǒng)占用存儲空間少 系統(tǒng)性能 好 且可寫 本文提出了使用s q u a n s h f s 文件系統(tǒng) 可寫的y a f f s 2 文件系統(tǒng)和t m p f s 文件系統(tǒng)組合的方法 充分利用多個文件系統(tǒng)的優(yōu)點 滿足系統(tǒng)的需求 并將內(nèi) 核和文件系統(tǒng)生成映像文件 通過b o o tl o a d e r 的下載功能燒入n a n d f l a s h 并對內(nèi) 核與文件系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行了測試 3 通過大量驅(qū)動案例分析 研究了各類驅(qū)動的層次和接口 給出了設(shè)備驅(qū)動 程序設(shè)計框架 完成導(dǎo)航系統(tǒng)的u s b 驅(qū)動 觸摸屏驅(qū)動 串口驅(qū)動 4 提出了若干種改善系統(tǒng)啟動速度和占用空間的優(yōu)化方法 并給出了具體 的實現(xiàn)技術(shù)和過程 滿足了嵌入式系統(tǒng)啟動速度快 存儲空間少的要求 5 本文所設(shè)計的b s p 包已在嵌入式智能交通導(dǎo)航設(shè)備上投入了實際的應(yīng)用 并可應(yīng)用于其他類似的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)中 本文通過智能交通導(dǎo)航系統(tǒng)實例 來驗證所設(shè)計b s p 的優(yōu)異的性能 1 0 第一章緒論 1 2 2 論文結(jié)構(gòu)安排 本文將分多個章節(jié)來討論b s p 的設(shè)計與實現(xiàn) 并在第七章通過一個實際的例 子來檢驗b s p 的正確行與可用性 下面是具體的各章任務(wù)安排 第一章論述了嵌入式處理的發(fā)展現(xiàn)狀 嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 嵌 入式導(dǎo)航技術(shù)現(xiàn)狀以及b s p 技術(shù)研究現(xiàn)狀 根據(jù)課題的研究現(xiàn)狀提出了 本文的主要的研究內(nèi)容 第二章給出了導(dǎo)航系統(tǒng)總體設(shè)計方案以及系統(tǒng)b s p 的設(shè)計方案 分析了 導(dǎo)航系統(tǒng)的硬件框架和系統(tǒng)工作原理 并且闡述了b s p 各個部分的聯(lián)系 第三章設(shè)計b o o tl o a d e r 并實現(xiàn) 優(yōu)化了b o o tl o a d e r 人機(jī)界面 第四章介紹了基于s 3 c 2 4 4 0 處理器的l i n u x 操作系統(tǒng)移植方法 文件系統(tǒng) 的制作方法 針對導(dǎo)航系統(tǒng)的要求 提出了將多個文件系統(tǒng)組合使用的 方法 滿足了導(dǎo)航系統(tǒng)的要求 第五章介紹了u s b 設(shè)備驅(qū)動 觸摸屏驅(qū)動及串口驅(qū)動的設(shè)計方法 第六章從系統(tǒng)啟動速度和文件大小兩個方面優(yōu)化了b s p 給出了若干方 法及其關(guān)鍵技術(shù) 第七章給出了在本b s p 上開發(fā)的嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)實例 廣東工業(yè)大學(xué) 丁學(xué)碩士論文 第二章導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計方案 2 1 導(dǎo)航系統(tǒng)的總體設(shè)計 2 1 1 導(dǎo)航系統(tǒng)功能需求 導(dǎo)航系統(tǒng)需要提供以下幾種功能 實時接收g p s 導(dǎo)航衛(wèi)星的定位數(shù)據(jù) 通過 g p r s 發(fā)送自己的狀態(tài)信息到監(jiān)控服務(wù)器 接收監(jiān)控服務(wù)端的調(diào)度命令 路徑規(guī) 劃計算 選擇最優(yōu)的路徑 在觸摸屏上顯示電子地圖與導(dǎo)航路徑 用戶通過觸摸 屏操作 提供地圖管理 路徑選擇等多種功能的服務(wù) 要實現(xiàn)上述功能 把導(dǎo)航系統(tǒng)分成3 個部分 1 導(dǎo)航數(shù)據(jù)接收 從全球定位系統(tǒng) g p s 接收實時導(dǎo)航信息 通過數(shù) 據(jù)通道 把數(shù)據(jù)傳給 3 c 2 4 4 0 處理器處理 2 通信模塊 通過數(shù)據(jù)通道 把