隨著科技化的角度持續(xù)加快，迫使有越來越多的人必須在緊湊的時間及地點進行工作，而當城市化的速度不斷地膨脹后，不僅導致交通網(wǎng)絡日益復雜，人們必要的移動性也有越來越頻繁的趨勢。使得每個人對空間信息有了更多的依賴，使得人們對于“我身處在何方？”、“前往的目的地？”、“如何前往？”等問題，存在著前所未有的需求性。因此，以嵌入式系統(tǒng)為主要平臺的數(shù)碼地理整合性應用與其因應方案，也就是手持式、車載 GPS 全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，便可解決對此人們急迫的需求性。基于 S3C2440A 微處理器和 Win CE 5.0 嵌入式操作系統(tǒng)，設計了一套可靠且實用的嵌入式導航系統(tǒng)，所提供的功能可以滿足人們現(xiàn)階段日常生活的需要。

1 嵌入式導航系統(tǒng)主要組成

嵌入式導航系統(tǒng)由硬件層、軟件層和中間層組成。硬件層主要由一片嵌入式處理器核心控制模塊，再加上外圍的功能模塊組成；軟件層主要由系統(tǒng)軟件和應用軟件組成，其中系統(tǒng)軟件主要指嵌入式操作系統(tǒng)，應用軟件實現(xiàn)對被控對象的控制功能；中間層也稱為板級支持包（BSP），它將上層軟件和底層硬件分離開來，使系統(tǒng)的底層驅動與硬件無關。

BSP 是板級支持包，是介于主板硬件和操作系統(tǒng)之間的一層，應該說是屬于操作系統(tǒng)的一部分，主要目的是為了支持操作系統(tǒng)，使之能夠更好的運行于硬件主板。BSP 是相對于操作系統(tǒng)而言的，不同的操作系統(tǒng)對應于不同定義形式的 BSP，例如 VxWorks 的 BSP 和 Linux 的 BSP 相對于某一 CPU 來說盡管實現(xiàn)的功能一樣，可是寫法和接口定義是完全不同的，所以寫 BSP 一定要按照該系統(tǒng) BSP 的定義形式來寫（BSP 的編程過程大多數(shù)是在某一個成型的 BSP 模板上進行修改）。這樣才能與上層 OS 保持正確的接口，良好的支持上層 OS.

2 嵌入式導航系統(tǒng)硬件設計

2.1 系統(tǒng)硬件總體設計

構成嵌入式導航系統(tǒng)的硬件核心是 S3C2440A 微處理器。它是一款 ARM920T 的內(nèi)核 RISC 處理器。外接部分包括：存儲模塊 SDRAM，NAND FLASH，SD 卡；輸入模塊有 GPS 模塊、矩陣鍵盤模塊；接口模塊中包括：RS 232，USB.GPS 嵌入式導航系統(tǒng)硬件組成如圖 1 所示。

2.2 GPS 核心模塊電路設計

GPS 是英文 GlobalPositioningSystem（全球定位系統(tǒng)）的簡稱，而其中文簡稱為“球位系”.GPS 是 20 世紀 70 年代由美國陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。其主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、全天候和全球性的導航服務，并用于情報收集、核爆監(jiān)測和應急通訊等一些軍事目的經(jīng)過 20 余年的研究實驗，耗資 300 億美元，到 1994 年 3 月，全球覆蓋率高達 98%的 24 顆 GPS 衛(wèi)星星座己布設完成。在機械領域 GPS 則有另外一種含義：產(chǎn)品幾何技術規(guī)范（GeometricalProductSpecificaTIons）- 簡稱 GPS. 另外一種解釋為 G/s（GBpers）該導航系統(tǒng)上使用的 GPS 接收芯片是芬蘭 Fas-trax 公司的 iTrax300 GPS 接收芯片。iTrax 300 是具有可編程 NEMA 協(xié)議的 OEM GPS 接收芯片，具有極低功耗、最少的硬件設計等特點。模塊與 S3C2440A 接口電路如圖 2 所示。其中，RX_GPS，RX_GPS 接入 UART 端。

3 嵌入式導航系統(tǒng)軟件設計

該系統(tǒng)軟件由嵌入式系統(tǒng)軟件（Win CE 5.0）和應用軟件（GPS 導航軟件）組成。

3.1 Win CE 5.0 嵌入式操作系統(tǒng)的構建

WindowsCE 是微軟公司嵌入式、移動計算平臺的基礎，它是一個開放的、可升級的 32 位嵌入式操作系統(tǒng)，是基于掌上型電腦類的電子設備操作系統(tǒng)，它是精簡的 Windows95，WindowsCE 的圖形用戶界面相當出色。WinCE5.0 在 2004 年 5 月份推出，微軟宣布 WinCE5.0 擴大開放程序源代碼。在這個開放源代碼計劃授權下，微軟開放 250 萬行源代碼程序作為評估套件（evaluaTIonkit）。凡是個人、廠商都可以下載這些源代碼加以修改使用，未來廠商 OEM 時，則再依執(zhí)行時期（Run-TIme）授權，支付 WinCE5.0 核心每臺機器 3 美元的授權費用，這也是微軟第一個提供商業(yè)用途衍生授權的操作系統(tǒng)。

3.2 Win CE 操作系統(tǒng)下的應用軟件設計

應用軟件是基于 win CE 5.0 嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)的導航軟件應用程序，用來實現(xiàn)對被控對象的控制功能。導航軟件需要提供一個友好的人機界面，同時配合多功能電子地圖，完成對 GPS 信號的解析和定位；最終將路徑規(guī)劃和語音導航功能映射到整個系統(tǒng)的硬件和軟件的設計過程中。Embedded Visual C++4.0 下編寫 GPS 導航軟件設計流程如圖 3 所示。

應用軟件編輯好后，建立 PC 機與嵌入式系統(tǒng)的 AcTIveSync 連接，將導航軟件移植到 Win CE 5．0 操作系統(tǒng)，最終實現(xiàn)界面如圖 4 所示。用戶根據(jù)導航軟件的當前位置，確定現(xiàn)在所處的方位，通過矩陣鍵盤的輸入目的地。導航軟件可進行路徑規(guī)劃和語音導航。

4 結 語

這里從硬件、軟件兩部分入手，簡述了嵌入式導航系統(tǒng)的整個設計過程，涉及到 S3C2440A，WindowsCE5.0 和 GPS 模塊在系統(tǒng)中的實現(xiàn)。該系統(tǒng)的可運用在手持式、車載式衛(wèi)星導航系統(tǒng)中，使人們?nèi)粘Ｉ钪谐鲂懈颖憬?，行車更加安全，有廣闊的應用前景。

責任編輯：ct