嵌入式系統(tǒng)在車輛導航監(jiān)控系統(tǒng)中的應用綜述

1、嵌入式系統(tǒng)原理及應用學生姓名學號所屬學院專 業(yè) 計算機科學與技術(shù)班級2017 屆結(jié)課論文塔里木大學教務處制塔里木大學課程論文目錄摘要 . 11.嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展領域 . 22.嵌入式系統(tǒng)在車輛導航監(jiān)控系統(tǒng)中的發(fā)展 . . 33.系統(tǒng)的總體方案 . 43.1相關技術(shù)介紹 . 43.2系統(tǒng)的組成 . 73.3車載監(jiān)控終端 . 93.3.1硬件部分功能 . 93.3.2軟件部分功能 . 94.系統(tǒng)軟件組成 . 104.1Windows CE 開發(fā)環(huán)境的建立 . 104.2Windows CE 平臺的定制移植 . 114.2.1平臺配置 . 124.2.2修改平臺 . 134.2.3生成操作系統(tǒng)鏡像

2、. 144.2.4輸出平臺 SDK. 144.3 Windows CE 平臺應用程序開發(fā)工具選擇 . . 155.系統(tǒng)硬件組成 . 155.1硬件系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) . 155.2核心板 . 165.3主板各主要模塊設計 . 186.小結(jié) . 227.心得體會 . 22參考文獻 . 23塔里木大學課程論文嵌入式系統(tǒng)在車輛導航監(jiān)控系統(tǒng)中的應用摘 要 嵌入式系統(tǒng) (Embedded System)是一種包括硬件和軟件的完整的計算機系統(tǒng)， 它 的定義是： “嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心，以計算機技術(shù)為基礎，并且軟硬件可剪裁， 適用于應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積和功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。 ” 嵌入

3、式系統(tǒng)所用的計算機是嵌入到被控對象中的專用微處理器，但是功能比通用計算 機專門化，具有通用計算機所不能具備的針對某個方面特別設計的、合適的運算速度、 高可靠性和較低比較成本的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式 GIS 系統(tǒng)是目前 GPS定位系統(tǒng)應用的一個熱點，發(fā)展十分迅速。盡管它的 發(fā)展歷史不長， 但是己經(jīng)引起各方面的廣泛關注， 有著巨大的市場潛力。 以嵌入式 GIS 系統(tǒng)為核心的智能交通系統(tǒng) (ITS) 可以廣泛應用于交通調(diào)度管理，車輛防盜，物流運輸 等方面，可以大大提高交通使用率，緩解道路交通擁擠的難題，為國家節(jié)約資源，為 企業(yè)降低成本。關鍵詞：嵌入式系統(tǒng) 微處理器 計算機系統(tǒng) 嵌入式 GIS 系統(tǒng)第

4、 1 頁 共 23 頁塔里木大學課程論文1.嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展領域1工業(yè)控制：基于嵌入式芯片的工業(yè)自動化設備將獲得長足的發(fā)展，目前已經(jīng)有 大量的 8、16、32 位嵌入式微控制器在應用中，網(wǎng)絡化是提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、 減少人力資源主要途徑，如工業(yè)過程控制、電力系統(tǒng)、電網(wǎng)安全、石油化工系統(tǒng)。2交通管理：在車輛導航、流量控制、信息監(jiān)測與汽車服務方面，嵌入式系統(tǒng)技 術(shù)已經(jīng)獲得了廣泛的應用， 內(nèi)嵌 GPS模塊，GSM模塊的移動定位終端已經(jīng)在各種運輸行 業(yè)獲得了成功的使用。目前 GPS設備已經(jīng)從尖端產(chǎn)品進入了普通百姓的家庭，只需要 幾千元，就可以隨時隨地找到你的位置。3信息家電：這將稱為嵌入式系統(tǒng)最大

5、的應用領域，冰箱、空調(diào)等的網(wǎng)絡化、智 能化將引領人們的生活步入一個嶄新的空間。即使你不在家里，也可以通過電話線、 網(wǎng)絡進行遠程控制。在這些設備中，嵌入式系統(tǒng)將大有用武之地。4家庭智能管理系統(tǒng)：水、電、煤氣表的遠程自動抄表，安全防火、防盜系統(tǒng)， 其中嵌有的專用控制芯片將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢查，并實現(xiàn)更高，更準確和更安全的性 能。目前在服務領域，如遠程點菜器等已經(jīng)體現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢。5POS網(wǎng)絡及電子商務： 公共交通無接觸智能卡發(fā)行系統(tǒng)， 公共電話卡發(fā)行系統(tǒng)， 自動售貨機，各種智能 ATM終端將全面走入人們的生活。6. 環(huán)境工程與自然：水文資料實時監(jiān)測，防洪體系及水土質(zhì)量監(jiān)測、堤壩安全， 地震監(jiān)測

6、網(wǎng)，實時氣象信息網(wǎng)，水源和空氣污染監(jiān)測。在很多環(huán)境惡劣，地況復雜的 地區(qū)，嵌入式系統(tǒng)將實現(xiàn)無人監(jiān)測。第 2 頁 共 23 頁塔里木大學課程論文這些應用中，可以著重于在控制方面的應用。就遠程家電控制而言，除了開發(fā)出 支持 TCP/IP 的嵌入式系統(tǒng)之外，家電產(chǎn)品控制協(xié)議也需要制訂和統(tǒng)一，這需要家電生 產(chǎn)廠家來做。同樣的道理，所有基于網(wǎng)絡的遠程控制器件都需要與嵌入式系統(tǒng)之間實 現(xiàn)接口，然后再由嵌入式系統(tǒng)來控制并通過網(wǎng)絡實現(xiàn)控制。所以，開發(fā)和探討嵌入式 系統(tǒng)有著十分重要的意義。2.嵌入式系統(tǒng)在車輛導航監(jiān)控系統(tǒng)中的發(fā)展現(xiàn)在我國的車輛導航監(jiān)控系統(tǒng)主要是建立在 GPS/GSM/GPR/CD技MA術(shù)整合與運

7、用的 基礎上，這種科學的管理手段必然會在將來在各個地方各個領域得到廣泛的運用。近 年來 GPS的行業(yè)應用快速發(fā)展，呈現(xiàn)出與業(yè)務結(jié)合、多樣化發(fā)展的特征。車輛導航監(jiān) 控系統(tǒng)方面的研發(fā)，為提高各運輸企業(yè)運營管理效率提供了強有力的保障。主要對車 輛導航監(jiān)控系統(tǒng)中車載終端硬件平臺搭建，軟件開發(fā)環(huán)境搭建，車載終端與監(jiān)控中心 通信，車載終端客戶端與監(jiān)控中心服務器應用程序等進行了設計和闡述，實現(xiàn)了車輛 導航監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能。車輛導航監(jiān)控系統(tǒng)設計由基于嵌入式車載導航終端設計和監(jiān)控中心上位機平臺 設計兩大部分組成。 嵌入式車載導航終端完成的主要功能包括 : 通過 GPS模塊接收衛(wèi)星 信號; 對接收到的衛(wèi)星信號進

8、行處理實現(xiàn)車輛的實時定位 ;通過運行相應的地圖軟件對 車輛進行導航 ;通過 GPRS無線通訊模塊向監(jiān)控中心上位機發(fā)送車輛實時信息 ;接收上位 機下傳的管理信息，實現(xiàn)接打電話收發(fā)短信的功能。監(jiān)控中心上位機平臺主要功能包 括:接收嵌入式車載導航終端上傳的車輛信息 ; 對相關車輛的位置信息實時顯示 ; 對相 關車輛進行實時監(jiān)測和管理 ; 通過數(shù)據(jù)庫對重要信息進行存儲。第 3 頁 共 23 頁塔里木大學課程論文3.系統(tǒng)的總體方案3.1相關技術(shù)介紹(1)GPS技術(shù)GPS即全球定位系統(tǒng) (Global Positioning System)是美國第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)，是在子午儀衛(wèi)星導航系統(tǒng)的基礎上發(fā)展起來的

9、，是美國從20世紀 70 年代開始研制，歷時 20 年，耗資 200億美元，于 1994年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位實 時三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)?？臻g衛(wèi)星部分 : 在飛越注入站上空時， 接收由地面注入站用 S波段發(fā)送到衛(wèi)星的導 航電文和其他相關信息，并通過 GPS信號形成電路適時地發(fā)送給廣大用戶。地面控制部分 :由 1個主控站、 3個注入站和 5個監(jiān)測站組成。主要用來測量和計 算每顆衛(wèi)星的星歷，編輯成電文發(fā)送給衛(wèi)星，即衛(wèi)星所提供的廣播星歷。用戶接收部分 :GPS接收機的基本構(gòu)成如圖 1 所示。它主要由天線單元和接收單元 兩部分組成。主要是用來接收 GPS信號，并

10、對其進行變換、放大和處理，解譯出 GPS 衛(wèi)星所發(fā)送的導航電文，實時地計算出測站的三維位置，甚至三維速度和時間。GPS主要特點全球覆蓋連續(xù)導航定位。由于 GPS衛(wèi)星數(shù)目較多且分布合理，所以地球上任何地 點均可連續(xù)同步地觀測到至少 4 顆衛(wèi)星，從而保障了全球、全天候連續(xù)實時定位需要。 實時定位速度快。利用 GPS技術(shù)一次定位和測速工作在一秒至數(shù)秒內(nèi)便可完成，現(xiàn)在 最快的 GPS接收機一次定位時為半秒鐘。第 4 頁 共 23 頁塔里木大學課程論文抗干擾性好、保密性強。由于 GPS系統(tǒng)采用了偽隨機噪聲碼技術(shù)，因而 GPS衛(wèi)星 所發(fā)送的信號具有良好的抗干擾性和保密性。 功能多，精度高。 GPS可為各類

11、用戶連續(xù) 地提供動態(tài)目標的三維位置、三維速度和時間信息。圖 1 GPS 接收機的基本構(gòu)成GPS定位原理GPS定位的基本原理是根據(jù)高速運動的衛(wèi)星瞬間位置作為己知的起算數(shù)據(jù)， 采用空 間距離后方交會的方法，確定待測點的位置。(2) GIS 技術(shù)地理信息系統(tǒng) (Geographical Information System ，簡稱 GIS) ，是 20世紀 60 年 代開始迅速發(fā)展起來的地理學研究技術(shù)，是隨著地理科學、計算機技術(shù)、遙感技術(shù)和 信息科學的發(fā)展而發(fā)展起來多種學科交叉的產(chǎn)物。 地理信息系統(tǒng) (GIS) 就是一種利用計 算機對有關地理、空間位置的數(shù)據(jù)信息進行存儲、處理、查詢和顯示的計算機支持

12、系 統(tǒng)。第 5 頁 共 23 頁塔里木大學課程論文以地理研究和地理決策為目的，以地理模型方法為手段，具有空間分析、多要素 綜合分析和動態(tài)預測的能力， 并能產(chǎn)生高層次的地理信息 ; 由計算機系統(tǒng)支持進行空間 地理數(shù)據(jù)管理，并由計算機程序模擬常規(guī)的或?qū)ｉT的地理分析方法，作用于空間數(shù)據(jù)， 產(chǎn)生有用信息，完成人類難以完成的任務。(3) GPRS技術(shù)因為車載終端不可能利用有線方式與外界進行通信， 必須要使用一種便捷的方式， 而 GPRS是目前階段解決移動通信信息服務的一種較完美方案。GPRS簡介GPRS(General Packet Radio Service) 為通用分組無線業(yè)務的簡稱，是歐洲電信 協(xié)

13、會 GSM系統(tǒng)中有關分組數(shù)據(jù)所規(guī)定的標準。是一種基于 GSM系統(tǒng)的無線分組交換技 術(shù)，提供端到端的、廣域的無線 IP 連接。GPRS充分利用共享無線信道，實現(xiàn)數(shù)據(jù)終端 的高速、遠程接入。作為現(xiàn)有 GSM網(wǎng)絡向第三代移動通信演變的過渡技術(shù) (2.5G) ，目 前通過升級 GSM網(wǎng)絡實現(xiàn)，采用 TDMA方式傳輸話音，采用分組方式傳輸數(shù)據(jù)GPRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)GPRS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。它是在 GSM基礎上引入三個關鍵組件組成 :SGSN服( 務 GPRS支持節(jié)點) 、GGSN網(wǎng)( 關 GPRS支持節(jié)點)和PCU(分組控制單元 )。GSN 是 GPRS骨干無線接入網(wǎng)的接口，它將分組交換到正確的基站子

14、系統(tǒng) (BSS) 其任務包括 提供對移動臺的加密、認證、會話管理、移動管理和邏輯鏈路管理，它也提供到 HLU等數(shù)據(jù)的連接。第 6 頁 共 23 頁圖 2 GPRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)GGSN是外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)或分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)與 GPRS核心網(wǎng)之間的網(wǎng)關節(jié)點， 如果外 部網(wǎng)絡 IP 網(wǎng)， GPRS可以看成一個普通的 IP 路由器，它服務于移動臺的所有 IP 地址， 該節(jié)點可以包括防火墻和分組過濾機制，另外， GGSN根據(jù)移動臺的位置，為其指定一 個 SGSN的接口。3.2系統(tǒng)的組成可視化實時監(jiān)控系統(tǒng)由車載監(jiān)控終端、無線通信網(wǎng)絡、監(jiān)控中心三部分組成。系 統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。(1)車載監(jiān)控終端車載監(jiān)控終端是

15、整個系統(tǒng)的核心，主要分布在各個執(zhí)法車輛上，提供給用戶一個 簡單的操作界面，以便進行電子地圖顯示、地理信息查詢、實時位置顯示、最優(yōu)路徑 選擇等。同時負責接收 GPS衛(wèi)星定位信息并解算出車輛的位置、速度等信息 ; 采集有關 車輛狀態(tài)信息、報警信息的數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)通過 GPRS無線網(wǎng)絡，按照通信協(xié)議， 傳送到監(jiān)控中心 ;接收并執(zhí)行來自監(jiān)控中心的命令等 ; 同時還應具有防盜、報警、遠程 塔里木大學課程論文控制等功能。第 7 頁 共 23 頁塔里木大學課程論文圖 3 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)(2)無線通信網(wǎng)絡無線通信網(wǎng)絡是連接車載終端與監(jiān)控中心的紐帶，是組成整個系統(tǒng)的關鍵。為了 能保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_和通信系

16、統(tǒng)覆蓋范圍的廣泛，并考慮到城市電磁環(huán)境的影 響，本系統(tǒng)采用了 GPRS無線網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)。(3)監(jiān)控中心監(jiān)控中心由監(jiān)控計算機和監(jiān)控軟件組成。監(jiān)控中心平臺是以電子地圖為基礎對數(shù) 據(jù)庫的監(jiān)視和控制的操作平臺，具有很方便的信息數(shù)據(jù)庫和電子地圖操作功能。監(jiān)控 計算機是一臺具有固定 IP 地址的主機，可接入 Internet 等外部數(shù)據(jù)網(wǎng)。監(jiān)控中心接 收車載終端上傳的車輛位置、狀態(tài)等信息，進行相應數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理后，與監(jiān)控計算機 系統(tǒng)上的 GIS 電子地圖進行匹配，并根據(jù)需要在電子地圖上實時顯示車輛位置、狀態(tài) 等信息。第 8 頁 共 23 頁塔里木大學課程論文3.3車載監(jiān)控終端車載終端主要分為硬件與軟件兩大部

17、分，其結(jié)構(gòu)如圖 4 所示圖 4 車載終端結(jié)構(gòu)3.3.1硬件部分功能(1)車載計算機 : 是車載終端的核心部件， 主要負責與 GPS模塊、GPRS模塊的通信， 提供人機交互的接口 LCD顯示屏及觸摸屏，同時支撐嵌入式操作系統(tǒng)所需的底層硬件 資源和相關的硬件部件。(2)GPS模塊: 主要接收 GPS定位導航信息，提供車輛的位置、速度、時間等信息。(3)GPRS 模塊: 主要負責與監(jiān)控中心的通信。(4)LCD 顯示屏及觸摸屏 :主要是提供人機交互的平臺，通過 LCD顯示屏提供給用 戶一個簡單的友好的界面，觸摸屏負責給計算機提供用戶的輸入命令等。3.3.2軟件部分功能(1)嵌入式操作系統(tǒng) : 主要用于

18、對終端的硬件資源進行統(tǒng)一管理及調(diào)度，為系統(tǒng)的 應用軟件提供一個良好的開發(fā)環(huán)境 ; 為嵌入式地理信息系統(tǒng) (Embedded GIS) 提供一個軟 件平臺: 提高系統(tǒng)的開發(fā)效率。第 9 頁 共 23 頁塔里木大學課程論文(2)地理信息系統(tǒng) : 包含以規(guī)定的標準化格式存儲的電子地圖以及與地圖有關的信 息數(shù)據(jù)，能夠提供地圖與信息數(shù)據(jù)的查詢、顯示、瀏覽等服務，支持應用程序的調(diào)用。(3)操作界面 :是用戶與終端的人機交互接口，用于接受用戶的操作指令，把電子 地圖、定位信息、行駛路線等以直觀的顯示給用戶，并能在電子地圖上實時提供車輛 的位置。(4)路徑規(guī)劃 :即按一定的條件 (如最短行車距離或時間 )快速

19、生成從出發(fā)點到目的 地的最佳行車路線供駕駛員參考。如果能獲取實時的交通信息，還能對行駛的路線作 及時調(diào)整以適應當前交通狀況。(5)定位導航 :利用電子地圖中的道路信息數(shù)據(jù)對 GPS原始的定位數(shù)據(jù)進行自動修 正，將車輛位置匹配到合適的道路上，同時將匹配的結(jié)果顯示到電子地圖。(6)信息查詢 : 對用戶感興趣的目標查詢， 并將查詢的結(jié)果以醒目的方式顯示出來。4.系統(tǒng)軟件組成4. 1 Wind ows CE 開發(fā)環(huán)境的建立(1) 宿主機硬件平臺嵌入式系統(tǒng)是先進的計算機技術(shù)、半導體技術(shù)、電子技術(shù)以及各種具體應用相結(jié) 合的產(chǎn)物，是不斷創(chuàng)新的新型集成知識系統(tǒng)。由于嵌入式系統(tǒng)資源受限，嵌入式系統(tǒng) 的開發(fā)一般采

20、用宿主機 / 目標機模式，經(jīng)交叉編譯生成目標平臺上可運行的二進制文 件，最后下載到目標平臺運行。在進行嵌入式開發(fā)前，首先應建立和配置好交叉開發(fā) 環(huán)境。配置和調(diào)試 Windows CE需要一臺高性能開發(fā)工作站和一臺目標調(diào)試設備。第 10 頁 共 23 頁塔里木大學課程論文(2) Microsoft Platform Builder 簡介Microsoft Platform Builder(以下簡稱 PB)是微軟的一個定制基于 WindowsCE.net 操作系統(tǒng)的嵌入式平臺的集成開發(fā)環(huán)境，如圖 4.2 所示。它提供了供開發(fā)人員 快速建立基于 Windows CE.net 的嵌入式系統(tǒng)所需的各種工

21、具。它運行在桌面 Windows 下，開發(fā)人員可以通過交互式的環(huán)境來設計和定制內(nèi)核、選擇系統(tǒng)特性，然后進行編 譯和調(diào)試。同時，開發(fā)人員可以利用 PB來進行驅(qū)動程序開發(fā)和應用程序項目的開發(fā)等。與其他微軟開發(fā)工具相似，它包含工作空間 (Workspace) ，特性目錄區(qū) (Catalog) ， 調(diào)試窗口價 ebug Window)和程序編輯窗口 (Edit Window)。在工作空間可以查看所定制 WindowsC E操作系統(tǒng)所包含的組件， 在這里可以為項目添加所需的組件 ; 在編輯窗口可 以修改或者編寫相應的程序，調(diào)試窗口可以反饋調(diào)試過程或編譯過程中的信息。4. 2 Wind ows CE 平臺

22、的定制移植Windows CE操作系統(tǒng)是基于組件模型的，它由一些基本的操作系統(tǒng)函數(shù)和可選函 數(shù)組成。基本函數(shù)應該適合每一個使用 Windows CE操作系統(tǒng)的硬件，可選函數(shù)則可以 依據(jù)硬件條件進行選擇搭建基于 Windows CE操作系統(tǒng)的平臺需要完成以下主要工作 :導入和硬件平臺相關的 .cec 文件;利用標準開發(fā)向?qū)?，根?jù) Windows CE的架構(gòu)創(chuàng) 建一個平臺 ; 為特定的目標設備創(chuàng)建一個自引導程序和板級支持包 (Board Suport Package);加入 BSP文件編譯操作系統(tǒng)鏡像文件， 通過以太網(wǎng)將鏡像文件下載到目標設 備，并調(diào)試平臺 ; 平臺搭建并調(diào)試成功，為平臺應用程序開

23、發(fā)者導出軟件開發(fā)工具包 (SD 殉。使用 PB集成開發(fā)環(huán)境搭建 Windows CE操作系統(tǒng)的平臺的過程如圖 6 所示。第 11 頁 共 23 頁塔里木大學課程論文圖 6 定制 Windows CE 操作系統(tǒng)的過程4.2.1 平臺 配置包括兩部分 : 系統(tǒng)配置和平臺 BSP配置，即選擇操作系統(tǒng)的基本配置。并為特定的 平臺選擇相應的微處理器和板級支持包 BSP(Board Support Packet) ，導入和硬件平臺 相關的 .cec 文件。Windows CE.net 操作系統(tǒng)核心代碼。 sdk 下按照平臺體系結(jié)構(gòu)存放各種開發(fā)工具，例如編譯器等。 others 的內(nèi)容包括 MFC, ATL

24、的共享代碼、庫文件及 .net 的共享庫等。這一步如果要深入，還有很多細節(jié)工作要做。大體上需要在 public 目錄生成自己 的操作系統(tǒng)配置包、 platform 目錄中生成自己的平臺硬件目錄，當然可以先拷貝 Microsoft 提供的樣板，然后進行修改。第 12 頁 共 23 頁塔里木大學課程論文4.2.2修改平臺這一步充分體現(xiàn)了 Windows CE的模塊化特征。如圖 4.3 所示，該步的工作主要包 括開發(fā)驅(qū)動程序、創(chuàng)建或添加用戶特性以及修改配置文件。在 PB中，定制平臺系統(tǒng)的構(gòu)成以模塊的方式進行管理，包括驅(qū)動程序，用戶可以 從開發(fā)機已安裝的模塊集中添加所需的模塊，模塊集以 CEC文件的形

25、式存在。 PB集成 開發(fā)環(huán)境的兩個工作區(qū) :workspace 和 catalog ，分別以直觀的方式顯示開發(fā)人員已經(jīng) 選定的特性列表和操作系統(tǒng)可選特性的一個集合。該步驟需要修改的配置文件包括 :bib 文件、 reg 文件、 dat 文件、 db 文件，它們 都可以用文本編輯器訪問。若主文件名為 Commo，n 表示是通用配置文件，若主文件名 為 Platform ，表示是某一個 BSP的配置文件，若主文件名是 Project ，表示是所定制 平臺的配置文件。修改配置文件可裁減優(yōu)化 WinCE，用戶根據(jù)需要創(chuàng)建自己的配置文件。bib 文件定義了包含在內(nèi)核鏡像中的文件和模塊的名稱、加載位置，主

26、要的 bib 文件有 Common.bib, Config.bib, , Platform.bib等。 reg 注冊表文件建立操作系統(tǒng)映象的注冊表入口，注冊表存儲了包括應用程序信息、設備驅(qū)動程序的配置、系統(tǒng)配 置信息和用戶參數(shù)等。 Platform.reg 配置與平臺有關的注冊表信息，如設備驅(qū)動程序 入口， Project.reg 設置與工程有關的注冊表項。 db 文件是 WinCE提供內(nèi)置的輕量級 數(shù)據(jù)庫管理文件，其屬性數(shù)據(jù)庫由一張記錄表組成，每個記錄包含不同的屬性信息 : 標 志屬性的 ID 號、類型和值。使用 ADOCE可以容易的訪問屬性數(shù)據(jù)庫，還可使用 SQL語 句查詢信息。 dat

27、文件中安排了最終操作系統(tǒng)中文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)， 它定義了目錄和 指定文件位置，當冷啟動 CE時， filesys.exe 用這些數(shù)據(jù)創(chuàng)建目錄、快捷方式。第 13 頁 共 23 頁塔里木大學課程論文4.2.3生成操作系統(tǒng)鏡像當前兩步準備就緒后，就可以生成操作系統(tǒng)鏡像文件，然后下載到目標機。下載 可以通過串口、并口或網(wǎng)線，具體可以設置 PB開發(fā)環(huán)境和目標機。當開發(fā)機 PB環(huán)境 中己準備下載操作系統(tǒng)鏡像，目標機啟動程序就可以將該鏡像下載到目標機。本文采 用網(wǎng)線進行下載。下載完畢，如果正常的話， PB中設置的遠程服務也會啟動起來， 如:TargetControl (CES 均、 Target Mess

28、ages (CETerm), Debugger 和 Data Visualization Tools 等。此時，PB中就可以控制目標機中運行的系統(tǒng)，查看、啟動或關閉進程等等。同時， PB還提供一系列遠程控制工具對目標機中運行的系統(tǒng)進行配置，遠程調(diào)試器可以很方 便對目標機中運行的程序進行調(diào)試。由于根據(jù)開發(fā)的需要，目標機可能要不斷更換， 而且目標設備和開發(fā)用的目乒機硬件配置肯定不一樣。在這樣的情況下，如果新的目 標機采用不同的硬件體系結(jié)構(gòu)，可能會需要開發(fā) OEM適配層(OAL), BSP或 BootLoader 以支持目標機的啟動下載。不過，一般的系統(tǒng)開發(fā)往往都是以開發(fā)基于Windows CE的軟

29、件為重點，因此，在選擇目標設備時盡量采用 PB直接支持的硬件體系結(jié)構(gòu)，如果不 能避免， OEM廠商往往會提供 Windows CE的這些硬件支持包。4.2.4輸出平臺 SDK前面的工作主要是為了定制能在目標機上正確運行的Windows CE操作系統(tǒng)，這是個不斷修改、調(diào)試、再修改調(diào)試的反反復復的過程。如果最終的Windows CE操作系統(tǒng)符合要求，用戶準備在此操作系統(tǒng)之上開發(fā)應用的話，就可以輸出適合該平臺的 SDKo 這樣做的目的是為了方便編寫應用程序。 生成的 SDK很容易安裝到其他的編輯器上面。第 14 頁 共 23 頁塔里木大學課程論文例如，可以把自己生成的 SDK安裝到 EVC下面，這樣

30、當需要新建一個工程時，定 制的 SDK就會出現(xiàn)在選擇畫面中。4.3 Wind ows CE 平臺應用程序開發(fā)工具選擇在.NET技術(shù)出現(xiàn)之前，微軟為 Windows CE.net 提供了兩個開發(fā)工具，分別是Embedded Visual C+和 Embedded Visual Basic ，使用的計算機語言分別為 C+和 BASIC。在.NET 出現(xiàn)之后，微軟又推出了 Visual Studio.NET（ 簡稱 VS.NET）開發(fā)工具集， 還在其中新加入了 C#語言。雖然可供選擇的開發(fā)工具更多了，并且 VS.NET使 WindowsCE.net 下軟件開發(fā)變得更容易，但是 EVC仍然是廣大軟件開

31、發(fā)者的首選。5.系統(tǒng)硬件組成5.1 硬件系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)一般嵌入式設備的硬件架構(gòu)都是以嵌入式微處理器為核心，通過處理器接口擴展 以及平臺硬件的支持，把眾多的外設單元集成進整個系統(tǒng)中，并通過CPLD等邏輯轉(zhuǎn)換器件和其它硬件電路完成對外設模塊進行讀寫和控制操作的支持，圖 7 是硬件系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)框圖。本系統(tǒng)采用核心板和底板的設計方案，核心板和底板采用兩個160PIN 連接器連接。在核心板上主要資源有基于 Intel XScale 架構(gòu)內(nèi)核的嵌入式處理器 PXA270 64MB SDRAM, 32MB Nor Flash及電源管理模塊。底板上集成了車載終端所需的各接口 部件，包括 lOM/100M以太網(wǎng)接口

32、、 LCD接口、觸摸屏、 RS232標準串口、 AC97音頻接 口、 PCMCIA接口，同時為了以后升級擴展的方便，還有 SD卡接口、 USB接口等。第 15 頁 共 23 頁塔里木大學課程論文同時，在系統(tǒng)中通過 RS-232擴展了 GPS模塊，主要用于接收 GPS導航信息。通過 PCMCIA接口擴展一 GPRS無線上網(wǎng)模塊， 用于同監(jiān)控中心的信息交互。 通過網(wǎng)卡接口擴 展的 RJ-45 接口用于實現(xiàn)同宿主機的數(shù)據(jù)交換，下載內(nèi)核等。在人機交互方面，主要 通過 LCD顯示屏與觸摸屏提供， LCD顯示器提供給用戶友好的界面， 并通過觸摸屏來響 應用戶的各種請求。5.2核心板(1)PXA27x 微處

33、理器簡介PXA27x系列處理器是 Intel 公司 2004 年新推出的， 它在性能上有了很大改進。 它 同時集成了 Intel 的多項專利技術(shù)，其中包括集成 Intel 無線 MMX指令集、無線動態(tài) (Wireless Speed Step) 技術(shù)和快速拍攝 (Quick Capture) 技術(shù)，大大提升了 PXA27x多 媒體、 3D圖像處理、視頻處理方面的能力。在本核心板上微處理器采用 PXA系列處理 器中的 PXA270處理器。它采用了 XScale 微架構(gòu)，并在此架構(gòu)的基礎上提高了處理媒 體的效率，優(yōu)化了處理器的功耗，同時添加了眾多針對移動終端設備設計的新功能。第 16 頁 共 23

34、 頁塔里木大學課程論文(2)存儲器接口設計PXA27x系列處理器的存儲器接口支持各種存儲器芯片， 包括 SDRAMF, lash,SMROM, ROM,S RAM及與 SRAM類似的可變延遲 1/O 等。 PXA270處理器的存儲器接口將其支持的 存儲器分為動態(tài)存儲器和靜態(tài)存儲器兩類。 Nor Flash 接口設計圖 8 是 Nor Flash 接口原理圖，采用兩片 Intel 的 RC28F128K18C11芯5 片，構(gòu)成了 32MB的 Flash 存儲器。這里的 Flash 芯片是 16 位的，故采用兩塊并聯(lián)的方法進行 位擴展，為處理器 32 位的數(shù)據(jù)總線支持。處理器啟動時，從 0 x00

35、000000地址開始執(zhí) 行代碼，本系統(tǒng)設計為從 Flash 引導系統(tǒng)， 因此它必須接到靜態(tài)存儲器的塊 0(BankO)， 使用處理器的 nCSO作為片選信號。 Flash 的其他控制引腳由處理器內(nèi)部集成的 Static Memory控制器進行控制。 Flash 主要作為 Boot ROM，用來存儲 EBoot程序和 Windows CE 的系統(tǒng)鏡像。SDRAM接口設計圖 9 是 SDRAM接口原理圖，采用 Infineon 公司的 HYB25L256160AC-7.5芯片，本 系統(tǒng)采用兩塊并聯(lián)位擴展方式構(gòu)成 64MB的 SDRAM存儲器，提供 32 位的總線支持。它 連接到處理器動態(tài)存儲器的第

36、 0 塊選用處， nSDCSO作為片選信號，其余引腳則由處理 器內(nèi)部集成的 Dynamic Memory控制器進行控制。 SDRAM在系統(tǒng)中主要用作程序的運行 空間、數(shù)據(jù)及堆棧區(qū)。系統(tǒng)啟動并完成初始化后，程序代碼或系統(tǒng)內(nèi)核被調(diào)入 SDRAM 中運行，以提高系統(tǒng)的運行速度，系統(tǒng)及用戶堆棧、運行數(shù)據(jù)也都存放在SDRAM中。第 17 頁 共 23 頁塔里木大學課程論文圖 9 SDRAM接口(3)其他模塊設計CPLD(Complex Programmable Logic Device) 采用 Xilinx 公司的 XC2C256系列產(chǎn) 品，根據(jù)功能要求選用 XC2C256-7TQ 144型號。圖 8

37、Nor Flash 接口5.3主板各主要模塊設計主板上主要是滿足系統(tǒng)所需的各種接口，提供外設到核心板的連接。在主板上主要集成 TLCD顯示器、觸摸屏、 3 個 RS232接口、網(wǎng)絡接口、 JTAG調(diào)試接口、 PCMCIA接口、聲卡接口， 同時為了以后系統(tǒng)升級的擴展方便還設計了 SD卡接口、 USB接口等。面就主要部分作一介紹第 18 頁 共 23 頁塔里木大學課程論文（1）網(wǎng)絡接口設計網(wǎng)絡接口芯片采用 SMSC公司為嵌入式應用系統(tǒng)推出的第三代快速以太網(wǎng)控制器LAN91C111o LAN91C111的芯片上集成 T遵循 SMSC/CD協(xié)議的 MAC媒（ 體層）和 PHY（物理 層），符合 IEE

38、E802.3/802.U-100Base-Tx/lOBase-T 規(guī)范，內(nèi)部還集成 EEPROM接口， 自舉時再通過 EEORO接M口輸入到芯片中，從而實現(xiàn)自動初始化。其主要功能有自適應 選擇傳輸速率，支持 10/100Mbps;充分支持全雙工交換式以太網(wǎng) : 支持突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸，如圖 10 所示圖 10 網(wǎng)絡接口其中 AT93C46是一具有 128 字節(jié)的可編程 EEPRO芯M片，負責對 LAN91C111初始化，ST7011是一種脈沖變壓器， 實現(xiàn)對信號進行脈沖波形變換后擴展出標準的 RJ45接口供用戶使用第 19 頁 共 23 頁塔里木大學課程論文(2)音頻及觸摸屏接口設計音頻及觸摸屏接口

39、原理圖如 11 所示。UCB1 400 是由飛利浦公司推出的一款具有集 音頻解碼 / 編碼功能、觸摸屏控制器和功率管理接口于一體的多功能芯片。在音頻處理 方面，它合整合了 20位立體聲譯碼 /編碼器，并支持可編程抽樣率、輸入 /輸出增益和 數(shù)字音響處理，如音量、靜音、低音和高音控制等。它與 Intel 音頻解碼 / 編碼 97(AC97Audio Codec97) 完全相容，因此可與 Intel PXA270 處理器的 AC-Link 控制 器連接。其音頻輸出信號由經(jīng)由 LM4881芯片，放大后輸出至耳機或揚聲器。本系統(tǒng)觸 摸屏采用 4線電阻式觸摸屏， 其四根引線分別與 UCB1 400的 T

40、SPX, TSMX,T SPY和 TSMY 相連，而 PXA270通過 AC-Link 控制器與觸摸屏通信，來得到位置信息。圖 11 音頻及觸摸屏接口第 20 頁 共 23 頁塔里木大學課程論文(3)串行接口設計PXA270處理器共提供三個 UART接口，其中一個全功能串口， 一個藍牙串口和一個 標準串口，它們都為 3.3V TTL 電平，為了能與標準 RS232C串行設備通信，必須要對 它們進行電平轉(zhuǎn)換。 本系統(tǒng)中分別采用一片 MAX3243和兩片 SP3223對它們進行電平的轉(zhuǎn)換。其接口原理如圖 12 所示。藍牙串口用作調(diào)試串口，其它兩個串口可以擴展 GPS模塊等。圖 12 RS232 接口(4)其它接口主板上還包括 LCD顯示器接口、 JTAG調(diào)試接口、 USB接口、 SD卡接口、 PC卡接口等，因為這些在 PXA270內(nèi)部都集成了相應的控制器，其設計比較簡單，就不再詳細說第 21 頁 共 23 頁塔里木大學課程論文6.小結(jié)本文所闡述的車載監(jiān)控終