嵌入式系統(tǒng)在車輛導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

2023屆結(jié)課論文《嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用》學(xué)生姓名學(xué)號所屬學(xué)院專業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)班級塔里木大學(xué)教務(wù)處制目錄摘要11.嵌入式系統(tǒng)的開展領(lǐng)域12.嵌入式系統(tǒng)在車輛導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)中的開展33.系統(tǒng)的總體方案33.1相關(guān)技術(shù)介紹43.2系統(tǒng)的組成73.3車載監(jiān)控終端9硬件局部功能9軟件局部功能94.系統(tǒng)軟件組成104.1WindowsCE開發(fā)環(huán)境的建立104.2WindowsCE平臺的定制移植11平臺配置124.2.2修改平臺134.2.3生成操作系統(tǒng)鏡像144.2.4輸出平臺SDK144.3WindowsCE平臺應(yīng)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(shè)計(jì)186.小結(jié)227.心得體會(huì)22參考文獻(xiàn)23嵌入式系統(tǒng)在車輛導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用摘要嵌入式系統(tǒng)(EmbeddedSystem)是一種包括硬件和軟件的完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它的定義是：“嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為根底，并且軟硬件可剪裁，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、本錢、體積和功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。〞嵌入式系統(tǒng)所用的計(jì)算機(jī)是嵌入到被控對象中的專用微處理器，但是功能比通用計(jì)算機(jī)專門化，具有通用計(jì)算機(jī)所不能具備的針對某個(gè)方面特別設(shè)計(jì)的、適宜的運(yùn)算速度、高可靠性和較低比擬本錢的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式GIS系統(tǒng)是目前GPS定位系統(tǒng)應(yīng)用的一個(gè)熱點(diǎn)，開展十分迅速。盡管它的開展歷史不長，但是己經(jīng)引起各方面的廣泛關(guān)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(yīng)用于交通調(diào)度管理，車輛防盜，物流運(yùn)輸?shù)确矫?，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)降低本錢。關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)微處理器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)嵌入式GIS系統(tǒng)1.嵌入式系統(tǒng)的開展領(lǐng)域1．工業(yè)控制：基于嵌入式芯片的工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備將獲得長足的開展，目前已經(jīng)有大量的8、16、32位嵌入式微控制器在應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)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)平安、石油化工系統(tǒng)。2．交通管理：在車輛導(dǎo)航、流量控制、信息監(jiān)測與汽車效勞方面，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，內(nèi)嵌GPS模塊，GSM模塊的移動(dòng)定位終端已經(jīng)在各種運(yùn)輸行業(yè)獲得了成功的使用。目前GPS設(shè)備已經(jīng)從尖端產(chǎn)品進(jìn)入了普通百姓的家庭，只需要幾千元，就可以隨時(shí)隨地找到你的位置。3．信息家電：這將稱為嵌入式系統(tǒng)最大的應(yīng)用領(lǐng)域，冰箱、空調(diào)等的網(wǎng)絡(luò)化、智能化將引領(lǐng)人們的生活步入一個(gè)嶄新的空間。即使你不在家里，也可以通過線、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。在這些設(shè)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(yuǎn)程自動(dòng)抄表，平安防火、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(shí)現(xiàn)更高，更準(zhǔn)確和更平安的性能。目前在效勞領(lǐng)域，如遠(yuǎn)程點(diǎn)菜器等已經(jīng)表達(dá)了嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢。5．POS網(wǎng)絡(luò)及電子商務(wù)：公共交通無接觸智能卡發(fā)行系統(tǒng)，公共卡發(fā)行系統(tǒng)，自動(dòng)售貨機(jī)，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(shí)時(shí)監(jiān)測，防洪體系及水土質(zhì)量監(jiān)測、堤壩平安，地震監(jiān)測網(wǎng)，實(shí)時(shí)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(fù)雜的地區(qū)，嵌入式系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)無人監(jiān)測。這些應(yīng)用中，可以著重于在控制方面的應(yīng)用。就遠(yuǎn)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(luò)的遠(yuǎn)程控制器件都需要與嵌入式系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)接口，然后再由嵌入式系統(tǒng)來控制并通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)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(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)中的開展現(xiàn)在我國的車輛導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)主要是建立在GPS/GSM/GPR/CDMA技術(shù)整合與運(yùn)用的根底上，這種科學(xué)的管理手段必然會(huì)在將來在各個(gè)地方各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的運(yùn)用。近年來GPS的行業(yè)應(yīng)用快速開展，呈現(xiàn)出與業(yè)務(wù)結(jié)合、多樣化開展的特征。車輛導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)方面的研發(fā)，為提高各運(yùn)輸企業(yè)運(yùn)營管理效率提供了強(qiáng)有力的保障。主要對車輛導(dǎo)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)控中心效勞器應(yīng)用程序等進(jìn)行了設(shè)計(jì)和闡述，實(shí)現(xiàn)了車輛導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)的根本功能。車輛導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)由基于嵌入式車載導(dǎo)航終端設(shè)計(jì)和監(jiān)控中心上位機(jī)平臺設(shè)計(jì)兩大局部組成。嵌入式車載導(dǎo)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(jìn)行處理實(shí)現(xiàn)車輛的實(shí)時(shí)定位;通過運(yùn)行相應(yīng)的地圖軟件對車輛進(jìn)行導(dǎo)航;通過GPRS無線通訊模塊向監(jiān)控中心上位機(jī)發(fā)送車輛實(shí)時(shí)信息;接收上位機(jī)下傳的管理信息，實(shí)現(xiàn)接打收發(fā)短信的功能。監(jiān)控中心上位機(jī)平臺主要功能包括:接收嵌入式車載導(dǎo)航終端上傳的車輛信息;對相關(guān)車輛的位置信息實(shí)時(shí)顯示;對相關(guān)車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和管理;通過數(shù)據(jù)庫對重要信息進(jìn)行存儲(chǔ)。3.系統(tǒng)的總體方案3.1相關(guān)技術(shù)介紹GPS技術(shù)GPS即全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem)是美國第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是在子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的根底上開展起來的，是美國從20世紀(jì)70年代開始研制，歷時(shí)20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)?？臻g衛(wèi)星局部:在飛越注入站上空時(shí)，接收由地面注入站用S波段發(fā)送到衛(wèi)星的導(dǎo)航電文和其他相關(guān)信息，并通過GPS信號形成電路適時(shí)地發(fā)送給廣闊用戶。地面控制局部:由1個(gè)主控站、3個(gè)注入站和5個(gè)監(jiān)測站組成。主要用來測量和計(jì)算每顆衛(wèi)星的星歷，編輯成電文發(fā)送給衛(wèi)星，即衛(wèi)星所提供的播送星歷。用戶接收局部:GPS接收機(jī)的根本構(gòu)成如圖1所示。它主要由天線單元和接收單元兩局部組成。主要是用來接收GPS信號，并對其進(jìn)行變換、放大和處理，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實(shí)時(shí)地計(jì)算出測站的三維位置，甚至三維速度和時(shí)間。①GPS主要特點(diǎn)全球覆蓋連續(xù)導(dǎo)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(diǎn)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(shí)時(shí)定位需要。實(shí)時(shí)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(jī)一次定位時(shí)為半秒鐘?？垢蓴_性好、保密性強(qiáng)。由于GPS系統(tǒng)采用了偽隨機(jī)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可為各類用戶連續(xù)地提供動(dòng)態(tài)目標(biāo)的三維位置、三維速度和時(shí)間信息。圖1GPS接收機(jī)的根本構(gòu)成②GPS定位原理GPS定位的根本原理是根據(jù)高速運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星瞬間位置作為己知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離前方交會(huì)的方法，確定待測點(diǎn)的位置。(2)GIS技術(shù)地理信息系統(tǒng)(GeographicalInformationSystem，簡稱GIS)，是20世紀(jì)60年代開始迅速開展起來的地理學(xué)研究技術(shù)，是隨著地理科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)和信息科學(xué)的開展而開展起來多種學(xué)科交叉的產(chǎn)物。地理信息系統(tǒng)(GIS)就是一種利用計(jì)算機(jī)對有關(guān)地理、空間位置的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、查詢和顯示的計(jì)算機(jī)支持系統(tǒng)。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(dòng)態(tài)預(yù)測的能力，并能產(chǎn)生高層次的地理信息;由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持進(jìn)行空間地理數(shù)據(jù)管理，并由計(jì)算機(jī)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(wù)。(3)GPRS技術(shù)因?yàn)檐囕d終端不可能利用有線方式與外界進(jìn)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(dòng)通信信息效勞的一種較完美方案。①GPRS簡介GPRS(GeneralPacketRadioService)為通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱，是歐洲電信協(xié)會(huì)GSM系統(tǒng)中有關(guān)分組數(shù)據(jù)所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)終端的高速、遠(yuǎn)程接入。作為現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)向第三代移動(dòng)通信演變的過渡技術(shù)(2.5G)，目前通過升級GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，采用TDMA方式傳輸話音，采用分組方式傳輸數(shù)據(jù)②GPRS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根底上引入三個(gè)關(guān)鍵組件組成:SGSN(效勞GPRS支持節(jié)點(diǎn))、GGSN(網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn))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系統(tǒng)(BSS)其任務(wù)包括提供對移動(dòng)臺的加密、認(rèn)證、會(huì)話管理、移動(dòng)管理和邏輯鏈路管理，它也提供到HLU等數(shù)據(jù)的連接。圖2GPRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)GGSN是外局部組數(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(guān)節(jié)點(diǎn)，如果外部網(wǎng)絡(luò)IP網(wǎng)，GPRS可以看成一個(gè)普通的IP路由器，它效勞于移動(dòng)臺的所有IP地址，該節(jié)點(diǎn)可以包括防火墻和分組過濾機(jī)制，另外，GGSN根據(jù)移動(dòng)臺的位置，為其指定一個(gè)SGSN的接口。3.2系統(tǒng)的組成可視化實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)由車載監(jiān)控終端、無線通信網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控中心三局部組成。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)控終端是整個(gè)系統(tǒng)的核心，主要分布在各個(gè)執(zhí)法車輛上，提供應(yīng)用戶一個(gè)簡單的操作界面，以便進(jìn)行電子地圖顯示、地理信息查詢、實(shí)時(shí)位置顯示、最優(yōu)路徑選擇等。同時(shí)負(fù)責(zé)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(guān)車輛狀態(tài)信息、報(bào)警信息的數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)，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(shí)還應(yīng)具有防盜、報(bào)警、遠(yuǎn)程控制等功能。圖3系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)(2)無線通信網(wǎng)絡(luò)無線通信網(wǎng)絡(luò)是連接車載終端與監(jiān)控中心的紐帶，是組成整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵。為了能保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確和通信系統(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(luò)傳輸數(shù)據(jù)。(3)監(jiān)控中心監(jiān)控中心由監(jiān)控計(jì)算機(jī)和監(jiān)控軟件組成。監(jiān)控中心平臺是以電子地圖為根底對數(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(jì)算機(jī)是一臺具有固定IP地址的主機(jī)，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(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理后，與監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的GIS電子地圖進(jìn)行匹配，并根據(jù)需要在電子地圖上實(shí)時(shí)顯示車輛位置、狀態(tài)等信息。3.3車載監(jiān)控終端車載終端主要分為硬件與軟件兩大局部，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖4車載終端結(jié)構(gòu)3.3.1硬件局部功能(1)車載計(jì)算機(jī):是車載終端的核心部件，主要負(fù)責(zé)與GPS模塊、GPRS模塊的通信，提供人機(jī)交互的接口LCD顯示屏及觸摸屏，同時(shí)支撐嵌入式操作系統(tǒng)所需的底層硬件資源和相關(guān)的硬件部件。(2)GPS模塊:主要接收GPS定位導(dǎo)航信息，提供車輛的位置、速度、時(shí)間等信息。(3)GPRS模塊:主要負(fù)責(zé)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(jī)交互的平臺，通過LCD顯示屏提供應(yīng)用戶一個(gè)簡單的友好的界面，觸摸屏負(fù)責(zé)給計(jì)算機(jī)提供用戶的輸入命令等。3.3.2軟件局部功能(1)嵌入式操作系統(tǒng):主要用于對終端的硬件資源進(jìn)行統(tǒng)一管理及調(diào)度，為系統(tǒng)的應(yīng)用軟件提供一個(gè)良好的開發(fā)環(huán)境;為嵌入式地理信息系統(tǒng)(EmbeddedGIS)提供一個(gè)軟件平臺:提高系統(tǒng)的開發(fā)效率。(2)地理信息系統(tǒng):包含以規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)化格式存儲(chǔ)的電子地圖以及與地圖有關(guān)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、瀏覽等效勞，支持應(yīng)用程序的調(diào)用。(3)操作界面:是用戶與終端的人機(jī)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(shí)時(shí)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(shí)間)快速生成從出發(fā)點(diǎn)到目的地的最正確行車路線供駕駛員參考。如果能獲取實(shí)時(shí)的交通信息，還能對行駛的路線作及時(shí)調(diào)整以適應(yīng)當(dāng)前交通狀況。(5)定位導(dǎo)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(jìn)行自動(dòng)修正，將車輛位置匹配到適宜的道路上，同時(shí)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(biāo)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4.1WindowsCE開發(fā)環(huán)境的建立(1)宿主機(jī)硬件平臺嵌入式系統(tǒng)是先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、電子技術(shù)以及各種具體應(yīng)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)一般采用宿主機(jī)/目標(biāo)機(jī)模式，經(jīng)交叉編譯生成目標(biāo)平臺上可運(yùn)行的二進(jìn)制文件，最后下載到目標(biāo)平臺運(yùn)行。在進(jìn)行嵌入式開發(fā)前，首先應(yīng)建立和配置好交叉開發(fā)環(huán)境。配置和調(diào)試WindowsCE需要一臺高性能開發(fā)工作站和一臺目標(biāo)調(diào)試設(shè)備。MicrosoftPlatformBuilder簡介MicrosoftPlatformBuilder(以下簡稱PB)是微軟的一個(gè)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WindowsCE.net的嵌入式系統(tǒng)所需的各種工具。它運(yùn)行在桌面Windows下，開發(fā)人員可以通過交互式的環(huán)境來設(shè)計(jì)和定制內(nèi)核、選擇系統(tǒng)特性，然后進(jìn)行編譯和調(diào)試。同時(shí)，開發(fā)人員可以利用PB來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)和應(yīng)用程序工程的開發(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(jià)ebugWindow)和程序編輯窗口(EditWindow)。在工作空間可以查看所定制WindowsCE操作系統(tǒng)所包含的組件，在這里可以為工程添加所需的組件;在編輯窗口可以修改或者編寫相應(yīng)的程序，調(diào)試窗口可以反應(yīng)調(diào)試過程或編譯過程中的信息。4.2WindowsCE平臺的定制移植WindowsCE操作系統(tǒng)是基于組件模型的，它由一些根本的操作系統(tǒng)函數(shù)和可選函數(shù)組成。根本函數(shù)應(yīng)該適合每一個(gè)使用WindowsCE操作系統(tǒng)的硬件，可選函數(shù)那么可以依據(jù)硬件條件進(jìn)行選擇搭建基于WindowsCE操作系統(tǒng)的平臺需要完成以下主要工作:導(dǎo)入和硬件平臺相關(guān)的.cec文件;利用標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)向?qū)?，根?jù)WindowsCE的架構(gòu)創(chuàng)立一個(gè)平臺;為特定的目標(biāo)設(shè)備創(chuàng)立一個(gè)自引導(dǎo)程序和板級支持包(BoardSuportPackage);參加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(biāo)設(shè)備，并調(diào)試平臺;平臺搭建并調(diào)試成功，為平臺應(yīng)用程序開發(fā)者導(dǎo)出軟件開發(fā)工具包((SD殉。使用PB集成開發(fā)環(huán)境搭建WindowsCE操作系統(tǒng)的平臺的過程如圖6所示。圖6定制WindowsCE操作系統(tǒng)的過程4.2.1平臺配置包括兩局部:系統(tǒng)配置和平臺BSP配置，即選擇操作系統(tǒng)的根本配置。并為特定的平臺選擇相應(yīng)的微處理器和板級支持包BSP(BoardSupportPacket)，導(dǎo)入和硬件平臺相關(guān)的.cec文件。WindowsCE.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(xì)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(dāng)然可以先拷貝Microsoft提供的樣板，然后進(jìn)行修改。4.2.2修改平臺這一步充分表達(dá)了WindowsCE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(dòng)程序、創(chuàng)立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(jìn)行管理，包括驅(qū)動(dòng)程序，用戶可以從開發(fā)機(jī)已安裝的模塊集中添加所需的模塊，模塊集以CEC文件的形式存在。PB集成開發(fā)環(huán)境的兩個(gè)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(gè)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。假設(shè)主文件名為Common，表示是通用配置文件，假設(shè)主文件名為Platform，表示是某一個(gè)BSP的配置文件，假設(shè)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?jiǎng)?chuàng)立自己的配置文件。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(chǔ)了包括應(yīng)用程序信息、設(shè)備驅(qū)動(dòng)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(guān)的注冊表信息，如設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序入口，Project.reg設(shè)置與工程有關(guān)的注冊表項(xiàng)。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(gè)記錄包含不同的屬性信息:標(biāo)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(dāng)冷啟動(dòng)CE時(shí)，filesys.exe用這些數(shù)據(jù)創(chuàng)立目錄、快捷方式。4.2.3生成操作系統(tǒng)鏡像當(dāng)前兩步準(zhǔn)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(biāo)機(jī)。下載可以通過串口、并口或網(wǎng)線，具體可以設(shè)置PB開發(fā)環(huán)境和目標(biāo)機(jī)。當(dāng)開發(fā)機(jī)PB環(huán)境中己準(zhǔn)備下載操作系統(tǒng)鏡像，目標(biāo)機(jī)啟動(dòng)程序就可以將該鏡像下載到目標(biāo)機(jī)。本文采用網(wǎng)線進(jìn)行下載。下載完畢，如果正常的話，PB中設(shè)置的遠(yuǎn)程效勞也會(huì)啟動(dòng)起來，如:TargetControl(CES均、TargetMessages(CETerm),Debugger和DataVisualizationTools等。此時(shí)，PB中就可以控制目標(biāo)機(jī)中運(yùn)行的系統(tǒng)，查看、啟動(dòng)或關(guān)閉進(jìn)程等等。同時(shí)，PB還提供一系列遠(yuǎn)程控制工具對目標(biāo)機(jī)中運(yùn)行的系統(tǒng)進(jìn)行配置，遠(yuǎn)程調(diào)試器可以很方便對目標(biāo)機(jī)中運(yùn)行的程序進(jìn)行調(diào)試。由于根據(jù)開發(fā)的需要，目標(biāo)機(jī)可能要不斷更換，而且目標(biāo)設(shè)備和開發(fā)用的目乒機(jī)硬件配置肯定不一樣。在這樣的情況下，如果新的目標(biāo)機(jī)采用不同的硬件體系結(jié)構(gòu)，可能會(huì)需要開發(fā)OEM適配層(OAL),BSP或BootLoader以支持目標(biāo)機(jī)的啟動(dòng)下載。不過，一般的系統(tǒng)開發(fā)往往都是以開發(fā)基于WindowsCE的軟件為重點(diǎn)，因此，在選擇目標(biāo)設(shè)備時(shí)盡量采用PB直接支持的硬件體系結(jié)構(gòu)，如果不能防止，OEM廠商往往會(huì)提供WindowsCE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(biāo)機(jī)上正確運(yùn)行的WindowsCE操作系統(tǒng)，這是個(gè)不斷修改、調(diào)試、再修改調(diào)試的反反復(fù)復(fù)的過程。如果最終的WindowsCE操作系統(tǒng)符合要求，用戶準(zhǔn)備在此操作系統(tǒng)之上開發(fā)應(yīng)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(yīng)用程序。生成的SDK很容易安裝到其他的編輯器上面。例如，可以把自己生成的SDK安裝到EVC下面，這樣當(dāng)需要新建一個(gè)工程時(shí)，定制的SDK就會(huì)出現(xiàn)在選擇畫面中。4.3WindowsCE平臺應(yīng)用程序開發(fā)工具選擇在.NET技術(shù)出現(xiàn)之前，微軟為WindowsCE.net提供了兩個(gè)開發(fā)工具，分別是EmbeddedVisualC++和EmbeddedVisualBasic，使用的計(jì)算機(jī)語言分別為C++和BASIC。在.NET出現(xiàn)之后，微軟又推出了VisualStudio.NET(簡稱VS.NET)開發(fā)工具集，還在其中新參加了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仍然是廣闊軟件開發(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(shè)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(kuò)展以及平臺硬件的支持，把眾多的外設(shè)單元集成進(jìn)整個(gè)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(shè)模塊進(jìn)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(shè)計(jì)方案，核心板和底板采用兩個(gè)160PIN連接器連接。在核心板上主要資源有基于IntelXScale架構(gòu)內(nèi)核的嵌入式處理器PXA270}64MBSDRAM,32MBNorFlash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、LCD接口、觸摸屏、RS232標(biāo)準(zhǔn)串口、AC97音頻接口、PCMCIA接口，同時(shí)為了以后升級擴(kuò)展的方便，還有SD卡接口、USB接口等。圖7硬件系統(tǒng)框圖同時(shí)，在系統(tǒng)中通過RS-232擴(kuò)展了GPS模塊，主要用于接收GPS導(dǎo)航信息。通過PCMCIA接口擴(kuò)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(kuò)展的RJ-45接口用于實(shí)現(xiàn)同宿主機(jī)的數(shù)據(jù)交換，下載內(nèi)核等。在人機(jī)交互方面，主要通過LCD顯示屏與觸摸屏提供，LCD顯示器提供應(yīng)用戶友好的界面，并通過觸摸屏來響應(yīng)用戶的各種請求。5.2核心板(1)PXA27x微處理器簡介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良。它同時(shí)集成了Intel的多項(xiàng)專利技術(shù)，其中包括集成Intel無線MMX指令集、無線動(dòng)態(tài)(WirelessSpeedStep)技術(shù)和快速拍攝(QuickCapture)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)的根底上提高了處理媒體的效率，優(yōu)化了處理器的功耗，同時(shí)添加了眾多針對移動(dòng)終端設(shè)備設(shè)計(jì)的新功能。(2)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)PXA27x系列處理器的存儲(chǔ)器接口支持各種存儲(chǔ)器芯片，包括SDRAM,Flash,SMROM,ROM,SRAM及與SRAM類似的可變延遲1/O等。PXA270處理器的存儲(chǔ)器接口將其支持的存儲(chǔ)器分為動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器和靜態(tài)存儲(chǔ)器兩類。①NorFlash接口設(shè)計(jì)圖8是NorFlash接口原理圖，采用兩片Intel的RC28F128K18C115芯片，構(gòu)成了32MB的Flash存儲(chǔ)器。這里的Flash芯片是16位的，故采用兩塊并聯(lián)的方法進(jìn)行位擴(kuò)展，為處理器32位的數(shù)據(jù)總線支持。處理器啟動(dòng)時(shí)，從0x00000000地址開始執(zhí)行代碼，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)為從Flash引導(dǎo)系統(tǒng)，因此它必須接到靜態(tài)存儲(chǔ)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StaticMemory控制器進(jìn)行控制。Flash主要作為BootROM，用來存儲(chǔ)EBoot程序和WindowsCE的系統(tǒng)鏡像。②SDRAM接口設(shè)計(jì)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(kuò)展方式構(gòu)成64MB的SDRAM存儲(chǔ)器，提供32位的總線支持。它連接到處理器動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的第0塊選用處，nSDCSO作為片選信號，其余引腳那么由處理器內(nèi)部集成的DynamicMemory控制器進(jìn)行控制。SDRAM在系統(tǒng)中主要用作程序的運(yùn)行空間、數(shù)據(jù)及堆棧區(qū)。系統(tǒng)啟動(dòng)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(yùn)行，以提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度，系統(tǒng)及用戶堆棧、運(yùn)行數(shù)據(jù)也都存放在SDRAM中。(3)其他模塊設(shè)計(jì)CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice)采用Xilinx公司的XC2C256系列產(chǎn)品，根據(jù)功能要求選用XC2C256-7TQ144型號。圖8NorFlash接口圖9SDRAM接口5.3主板各主要模塊設(shè)計(jì)主板上主要是滿足系統(tǒng)所需的各種接口，提供外設(shè)到核心板的連接。在主板上主要集成TLCD顯示器、觸摸屏、3個(gè)RS232接口、網(wǎng)絡(luò)接口、JTAG調(diào)試接口、PCMCIA接口、聲卡接口，同時(shí)為了以后系統(tǒng)升級的擴(kuò)展方便還設(shè)計(jì)了SD卡接口、USB接口等。下面就主要局部作一介紹。(1)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口芯片采用SMSC公司為嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)推出的第三代快速以太網(wǎng)控制器LAN91C111oLAN91C111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IEEE802.3/802.U-100Base-Tx/lOBase-T標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)部還集成}EEPROM接口，自舉時(shí)再通過EEOROM接口輸入到芯片中，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)初始化。其主要功能有自適應(yīng)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(luò)接口其中AT93C46是一具有128字節(jié)的可編程EEPROM芯片，負(fù)責(zé)對LAN91C111初始化，ST7011是一種脈沖變壓器，實(shí)現(xiàn)對信號進(jìn)行脈沖波形變換后擴(kuò)展出標(biāo)準(zhǔn)的RJ45接口供用戶使用。(2)音頻及觸摸屏接口設(shè)計(jì)音頻及觸摸屏接口原理圖如11所示。UCB1400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(AC'97AudioCodec'97)完全相容，因此可與IntelPXA270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(jī)或揚(yáng)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UCB1400的TSPX,TSMX,TSPY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(3)串行接口設(shè)計(jì)PXA270處理器共提供三個(gè)UART接口，其中一個(gè)全功能串口，一個(gè)藍(lán)牙串口和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)串口，它們都為3.3VTTL電平，為了能與標(biāo)準(zhǔn)RS232C串行設(shè)備通信，必須要對它們進(jìn)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(jìn)行電平的轉(zhuǎn)換。其接口原理如圖12所示。藍(lán)牙串口用作調(diào)試串口，其它兩個(gè)串口可以擴(kuò)展GPS模塊等。圖12RS232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?yàn)檫@些在PXA270內(nèi)部都集成了相應(yīng)的控制器，其設(shè)計(jì)比擬簡單，就不再詳細(xì)說明。6.小結(jié)本文所闡述的車載監(jiān)控終端實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)航監(jiān)