基于PXA270嵌入式開發(fā)板GPS定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

.z---..--總結(jié)資料**八一農(nóng)墾大學(xué)HeilongjiangBayiAgriculturalUniversity“嵌入式系統(tǒng)〞課程結(jié)課設(shè)計(jì)〔基于嵌入式ARM實(shí)驗(yàn)平臺(tái)〕基于P*A270嵌入式開發(fā)板GPS定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)生**：*偉聰班級(jí)：08級(jí)1班學(xué)號(hào)：專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化目錄1系統(tǒng)概述………………….〔2〕2系統(tǒng)硬件組成…………………………..〔2〕2.1Intel*ScaleP*A270處理器系統(tǒng)存儲(chǔ)器接口…………………〔2〕2.2系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)……………………….………….…〔3〕3嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)…………………〔3〕3.1GPS模塊輸出的信息的提取………………….…..〔3〕3.2坐標(biāo)轉(zhuǎn)換……………….〔4〕3.3電子地圖重構(gòu)……………….………..〔5〕4仿真測(cè)試………………….〔6〕5完畢語(yǔ)…………………….〔6〕GPS具有性能好、精度高、應(yīng)用廣的特點(diǎn)，是迄今為止應(yīng)用最廣泛的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。將GPS與嵌入式技術(shù)融合在一起，形成一個(gè)嵌入式的地理平臺(tái)，是當(dāng)前GPS領(lǐng)域的一個(gè)重要趨勢(shì)。本文是在P*A270嵌入式開發(fā)板和GPS模塊上開發(fā)實(shí)現(xiàn)的。在Linu*下的嵌入式開發(fā)環(huán)境中，利用C++設(shè)計(jì)完成定位。嵌入式系統(tǒng)利用軟件設(shè)計(jì)主要完成GPS定位信號(hào)的處理、電子地圖的移植、地球坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換、定位的顯示等功能。1系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)是控制、監(jiān)視或者輔助裝置、機(jī)器和設(shè)備運(yùn)行裝置；是軟件和硬件的綜合體，可涵蓋機(jī)械等附屬裝置；有著友好的人機(jī)界面，支持LCD及GPS模塊；主要完成提取GPS定位信號(hào)的數(shù)據(jù)、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、電子地圖的顯示等功能。軟件設(shè)計(jì)流程如圖1所示。2系統(tǒng)硬件組成整個(gè)系統(tǒng)以P*A270處理器為核心，以音頻輸入輸出接口，紅外接口，10/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)口，觸摸屏接口等為外圍接口，通過寬溫高亮度LCD實(shí)現(xiàn)視頻輸出。系統(tǒng)框圖如圖1所示。2.1Intel*ScaleP*A270處理器的系統(tǒng)存儲(chǔ)器接口Intel*SclaeP*A270處理器集成了存儲(chǔ)單元控制器，其外部的存儲(chǔ)總線接口支持：SDRAM、FLASH、ROM、SRAM、PC卡等。SDRAM電路的設(shè)計(jì)SDRAM選用Hyni*的HY57V561620C，其組織形式為4Banks*4M*16Bit，單片容量為32MB，采用3.3±0.3V單電源供電，封裝形式為標(biāo)準(zhǔn)54引腳TSOP-II，屬于16位的數(shù)據(jù)總線寬度，選用兩片并聯(lián)的方式，使SDRAM的總線寬度到達(dá)32位。兩片SDRAM的32條數(shù)據(jù)線分別連到P*A270的高16位地址和低16位地址上。HY57V561620C的時(shí)鐘頻率分了100MHz~166MHz四個(gè)檔，這里選用133MHz這一檔的芯片。FLASH電路的設(shè)計(jì)嵌入式應(yīng)用程序一般直接存在板子上的Flash芯片中，根據(jù)應(yīng)用的不同可選用不同容量和速度的芯片，在這里選用的是Intel的同步FLASH28F256L18，單片容量為32MB，采用1.8V單電源供電，封裝形式為標(biāo)準(zhǔn)79腳的VFBGA，選用兩片并聯(lián)的方式，使FLASH的總線寬度到達(dá)32位。兩片F(xiàn)LASH的32條數(shù)據(jù)線分別連到P*A270的高16位地址和低16位地址上。2.2系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用TPS65020為P*A270供電，此解決方案除了高效率之外還可以提供業(yè)界最正確的瞬態(tài)響應(yīng)，且不會(huì)影響靜態(tài)電源電流和效率，是便攜設(shè)備處理器電源的理想解決方案。TPS65020芯片簡(jiǎn)介TPS65020是**儀器推出的一款電源轉(zhuǎn)換芯片，該器件可以滿足基于*Scale的多媒體設(shè)備的電源需要。TPS65020電源管理單元集成了高性能模擬構(gòu)建塊，可幫助由單節(jié)鋰離子(Li-ion)電池供電的應(yīng)用支持多種電壓。該器件帶有三個(gè)具備集成FET的同步降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器、三個(gè)線性穩(wěn)壓器(LDO)以及一個(gè)I2C通信接口，可實(shí)現(xiàn)全面的可編程性與內(nèi)核電壓的動(dòng)態(tài)縮放。TPS65020供電原理TPS65020包含的三個(gè)同步降壓轉(zhuǎn)換器在大負(fù)載電流時(shí)，一般運(yùn)行在1.5MHZ固定頻率的脈寬調(diào)制。在輕負(fù)載電流時(shí)，轉(zhuǎn)換器自動(dòng)進(jìn)入電源省電模式，并運(yùn)行在脈沖頻率調(diào)制。VDCDC1轉(zhuǎn)換器能傳送1.2A的輸出電流，VDCDC2轉(zhuǎn)換器能傳送1A的電流，VDCDC3轉(zhuǎn)換器能傳送800mA的電流。三個(gè)轉(zhuǎn)換器的輸出電壓是由DEFDCDC1，DEFDCDC2，DEFDCDC3三個(gè)管腳分別來設(shè)置。本設(shè)計(jì)中將DEFDCDC1,DEFDCDC2,DEFDCDC3一并連接到VCC上，所以，VDCDC1,VDCDC2,VDCDC3的電壓分別為3.3V，2.5V，和1.55V。LDO1默認(rèn)設(shè)置電壓是1.3V，LDO2默認(rèn)設(shè)置電壓是1.1V。它們分別為P*A270處理器的VCC-PLL和VCC-SRAM管腳提供電壓。3嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3．1GPS模塊輸出的信息的提取GPS模塊通電后，會(huì)自動(dòng)搜索衛(wèi)星信號(hào)，并把計(jì)算數(shù)據(jù)從串口輸出。所有GPS接收機(jī)以通用的NMEA格式輸出數(shù)據(jù)。NMEA-0183協(xié)議定義的語(yǔ)句較多，但常用且兼容性較廣的語(yǔ)句只有：$GPGGA、$GPGSA、$GPGSV、$GPRMC、$GPVTG、$GPGLL等。如圖2所示。用串口連接宿主機(jī)與開發(fā)板的串口0。宿主機(jī)進(jìn)入Linu*，翻開Mini終端。設(shè)置波特率115200，8位數(shù)據(jù)，1位停頓，無(wú)校驗(yàn)，無(wú)流控。串口的設(shè)備文件為／dev／ttyS*，其中，ttyS0為串口1，ttyS1為串口2，以此類推。在對(duì)串口通信之前，首先要對(duì)串口參數(shù)進(jìn)展初始化、設(shè)置它的屬性以保證通信雙方的通信參數(shù)保持一致。初始化完串口，就可以進(jìn)展讀取操作了。由于GPS發(fā)送的數(shù)據(jù)類型都是以&GPGGA符

號(hào)開頭，所以檢測(cè)&GPGGA符號(hào)，進(jìn)而進(jìn)展下一步的處理。關(guān)鍵代碼如下：3．2坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

GPS模塊輸出的地理坐標(biāo)是WGS-84坐標(biāo)系。而國(guó)內(nèi)地圖一般是以54坐標(biāo)系作高斯-克呂格平面投影。所以必須作一個(gè)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，即將GPS坐標(biāo)(WGS-84坐標(biāo)系)轉(zhuǎn)換到電子地圖坐標(biāo)(54坐標(biāo)系)。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的具體步驟如下：(1)空間直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成國(guó)家大地坐標(biāo)，國(guó)家大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成地圖平面坐標(biāo)。(2)由于*，y的具體推算過程復(fù)雜，這里就不全部列舉，其結(jié)果如下

(3)地圖平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成屏幕坐標(biāo)。例地圖比例尺為1：k，窗口要顯示的區(qū)域長(zhǎng)、寬各為M和N，窗口像素點(diǎn)位A×B點(diǎn)，則定位數(shù)據(jù)*s，ys在窗口上坐標(biāo)分別為

3．3電子地圖重構(gòu)一般來說，電子地圖包含的數(shù)據(jù)格式都不能直接用在嵌入式平臺(tái)，所以需要對(duì)電子地圖的數(shù)據(jù)進(jìn)展提取、存儲(chǔ)、重構(gòu)。目前主要使用的是桌面電子地圖系統(tǒng)MapInfo，它是美國(guó)MapInfo公司的桌面地理信息系統(tǒng)軟件，具有數(shù)據(jù)可視化、信息地圖化的桌面解決方案。MapInfo數(shù)據(jù)格式主要分為tab和mif兩種格式。MIF格式是MapInfo公司提供的一種與外界交換數(shù)據(jù)的機(jī)制。它主要用于保存空間對(duì)象的幾何數(shù)據(jù)。將電子地圖的數(shù)據(jù)讀出后，再在嵌入式平臺(tái)下，用繪圖工具重新組成電子地圖即可。局部實(shí)現(xiàn)代碼如下4.仿真測(cè)試點(diǎn)測(cè)試、線測(cè)試、面測(cè)試如圖3所示。5.完畢語(yǔ)

整個(gè)測(cè)距定位系統(tǒng)在P*A270嵌入式開發(fā)系統(tǒng)下完成，工程系統(tǒng)龐大，整個(gè)系統(tǒng)根本功能已實(shí)現(xiàn)。由于本系統(tǒng)軟硬件平臺(tái)有較強(qiáng)的升級(jí)能力，許多指標(biāo)與功能可以進(jìn)一步完善與提高。從GPS定位數(shù)據(jù)到電子地圖數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，需要一系列復(fù)雜的算法，這些算法有待進(jìn)一步改良和簡(jiǎn)化，以提高系統(tǒng)運(yùn)行效率和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。參考文獻(xiàn)[1]魏雄，王仁波，林剛勇，付萍．基于P*A255的嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］．計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，200