基于嵌入式LINUX的車載導航系統(tǒng)設計

(2) Linux 在S3C2440 上的移植

嵌入式 Linux 管理整個導航系統(tǒng)的硬件設備并對所有程序進行調(diào)度，是軟件系統(tǒng)的核心。由于Linux 是面向PC 機的操作系統(tǒng)，將其用于嵌入式領域，需要進行移植，它一般包括啟動加載代碼（Bootloader）的移植、內(nèi)核移植、驅(qū)動程序的編寫、文件系統(tǒng)的構建等。將 U-boot 源代碼在ADS 環(huán)境下進行編譯，將編譯成功的二進制代碼燒寫到開發(fā)板所帶Flash 上，然后在上電啟動。Bootloader 首先完成硬件設備的初始化，然后設置Linux 內(nèi)核的啟動參數(shù)，最后調(diào)用Liuux 內(nèi)核，直接跳轉(zhuǎn)到Linux 內(nèi)核的第一條指令處。從 Linux 的方式看待設備可區(qū)分為3 種基本設備類型：字符設備，塊設備，或者網(wǎng)絡設備。車載導航系統(tǒng)設備驅(qū)動程序由以下三個部分組成：

（1）自動配置和初始化子程序。初始化子程序首先運行，負責檢測硬件設備是否存在和能否正常運行；

（2）中斷服務子程序。由嵌入式Liuux 系統(tǒng)來接收硬件中斷，再通過系統(tǒng)來調(diào)用中斷服務子程序；

（3）服務于I/O 請求的子程序。對I/O 設備進行存取。將編寫好的設備驅(qū)動編譯到內(nèi)核中，在系統(tǒng)啟動時和內(nèi)核一起啟動。

文件系統(tǒng)構成了 Linux 系統(tǒng)上所有數(shù)據(jù)的基礎。經(jīng)過比較，系統(tǒng)設計時決定使用Cramfs文件系統(tǒng)，當訪問文件時，Cramfs 文件系統(tǒng)自動的將要訪問的文件解壓到RAM 中，會盡可能給實際執(zhí)行的應用程序保留RAM 空間，而且可以為運行時解壓縮挪出額外的CPU 周期。使用mkcramfs 命令生成cramfs 鏡像文件，再將其下載到系統(tǒng)中去，Linux 啟動時自動加載根文件系統(tǒng)，完成系統(tǒng)的啟動。

（3）多線程技術在Qt 中的應用

在具有圖形用戶界面的 Qt 應用程序中，主線程由GUI 線程充當，它同時擁有一個或多個非GUI 線程作為工作線程來處理其它耗時操作，例如不斷更新的車輛方向、速度，地圖的匹配等。這樣，即使在負載很重的情況下，應用程序也可以保證圖形用戶界面的響應。依賴 Qt 提供的多線程技術，使得該導航系統(tǒng)中的多數(shù)據(jù)交互成為可能，GUI 線程在調(diào)用了exec()函數(shù)后，要么等待一個事件，要么處理一個事件，每一個線程都可以有自己的事件循環(huán)，如圖4所示，起始線程通過QcoreApplication::exec()啟動事件循環(huán)，其他非GUI 線程通過Qthread::exec()啟動各自的事件循環(huán)。

　　圖 4 Qt 線程事件模型

5 結(jié)論

本文作者的創(chuàng)新點：

（1）將嵌入式Liuux 操作系統(tǒng)用于車載導航系統(tǒng)，是對傳統(tǒng)的車輛導航系統(tǒng)的重大改進，成本大幅降低，同時利用Linux 系統(tǒng)的多線程技術，可以解決系統(tǒng)中多個任務并行處理的問題，保障了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，提高了系統(tǒng)的運行速度。

（2）顯示系統(tǒng)采用Qt/Embeded 軟件進行用戶顯示界面設計，一次編寫，隨處編譯，方便移植到各種不同的平臺，只需重新編譯即可，使用開源版節(jié)約大量軟件授權費用，這些都是傳統(tǒng)WinCE 程序所不能比擬的。

（3）目前本系統(tǒng)已經(jīng)裝載在車上試運行，實踐證明本系統(tǒng)能實時顯示車輛當前運行狀況，快速響應用戶操作，為駕駛者提供良好的導航信息。