基于ARM9與WindowsCE的車輛GPS定位信息采集系統(tǒng)

GPS可提供連續(xù)、高精度、實時的時間基準、三維位置、三維速度、整周模糊度等數(shù)據，具有性能好、精度高的特點，因而廣泛應用于GPS載波相位測姿、精確制導、SINS／GPS組合導航、嵌入式車輛導航監(jiān)控等軍事與民用領域。而嵌入式系統(tǒng)以其低功耗、小體積、高穩(wěn)定性和便攜等優(yōu)勢，在GPS的應用中占據重要的位置。本文研究基于ARM920T內核的嵌入式微處理器S3C2440和WindowsCE 5．0(簡稱WindowsCE)的某型軍車GPS定位信息的采集與處理。

1 系統(tǒng)硬／軟件平臺概述
車輛GPS定位信息采集系統(tǒng)的硬件平臺結構如圖l所示。

該平臺可以分為3大模塊：
1)微系統(tǒng)核心模塊 由基于ARM920T的32位嵌入式微處理器S3C2440、SDRAM和Nand Flash構成和總線接口構成。2片32 MB的HY57V561620構成64 MB的SDRAM存儲器，用于運行系統(tǒng)主程序。存儲容量為64 M×8 bit的Nand FlashK9F1208UOM，因其具有掉點保護功能，用于存儲操作系統(tǒng)內核、Bootloader的啟動代碼和用戶程序。
2)GPS原始數(shù)據接收模塊 由一臺遵循NMEA-0183協(xié)議標準的GPS接收機和PS天線組成。通過外接GPS接收機，將接收到的GPS原始信息，送入到嵌入式微處理器進行數(shù)據解析，最終得出戰(zhàn)車所在位置的位置、速度和海拔等信息。
3)外設控制模塊 包括LCD+觸摸屏、USB主／從口、電源、JTAG調試接口、復位電路。選用東華的自帶4線模擬電阻式觸摸屏和硬件驅動的3．5#TFT型LCD，用于人機交互以及現(xiàn)實解析后的GPS信息。USB主口用于擴展U盤，用于數(shù)據存儲，從口用于下載WinCE內核文件以及與軟件開發(fā)主機進行數(shù)據交互，JTAG調試接口用于硬件調試以及燒載Bootloader。
軟件平臺為微軟公司的嵌入式操作系統(tǒng)WindowsCE，它界面友好，支持嵌套中斷、更好的線程響應、更多的優(yōu)先級別；支持串口和網絡通信；具有豐富的API函數(shù)，具有強大的開發(fā)工具；多硬件平臺支持，支持ARM、MIPS等處理器。經過Platform Builder定制移植的WindowsCE操作系統(tǒng)如圖2所示。

2 定位信息數(shù)據格式
GPS的輸出數(shù)據遵循NMEA-0183協(xié)議標準，即美海軍的電子設備標準。根據NMEA-0183協(xié)議，獲取GPS定位信息，必須將串行口的波特率設置為4800b／s，數(shù)據位設置為8 bit，停止位設置為1 bit，校驗為設置為無。該協(xié)議定義了GPS接收機輸出的標準信息，最常用、兼容性最廣的語句格式包括：$GPRMC、$GPGGA、$GPGSV、$GPGSA、$GPGLL等。應用到的GPS數(shù)據格式包括$GPRMC、$GPGGA、$GPGSV三種。其中，用$GPRMC語句獲取時間、經緯度、速度、年月日信息，用$GPGSV語句獲取海拔高度信息，用$GPGSV語句獲取可見衛(wèi)星數(shù)信息及衛(wèi)星的方位角和仰角信息，用以獲取衛(wèi)星的視圖。各語句的數(shù)據段的含義，參考NMEA-0183協(xié)議標準。

3 GPS定位信息采集和處理的軟件實現(xiàn)
本系統(tǒng)的軟件開發(fā)在可視化開發(fā)工具Embedded VisualC++(簡稱EVC)中，采用MFC編程技術實現(xiàn)。
3．1 GPS數(shù)據處理狀態(tài)轉換
GPS與ARM之間用RS232串口方式進行通信，串口對象負責接收數(shù)據，并把接收到的數(shù)據放置到串口緩沖區(qū)。GPS對象按照協(xié)議結構負責處理串口對象接收到的數(shù)據。圖3為GPS數(shù)據處理之間的狀態(tài)轉換示意圖。GPS數(shù)據處理狀態(tài)共包括4個狀態(tài)：開始狀態(tài)、數(shù)據幀頭狀態(tài)、GPS數(shù)
據正文狀態(tài)和校驗狀態(tài)。

開始狀態(tài)是一個數(shù)據幀的起始狀態(tài)，它處理和判斷數(shù)據幀的起始字符$。若起始符號不是其中的$，則一直停留在開始狀態(tài)，直到$到來位置，數(shù)據幀頭狀態(tài)用于判斷數(shù)據幀的格式是否與我們目前需要的目標數(shù)據幀相匹配。如果相匹配，那么將退轉到下一個狀態(tài)：GPS數(shù)據正文狀態(tài)，開始進行數(shù)據處理。如果不匹配，則轉移到開始狀態(tài)。