基于ARM9與WinCE的車輛GPS定位信息采集系統(tǒng)

GPS可提供連續(xù)、高精度、實(shí)時(shí)的時(shí)間基準(zhǔn)、三維位置、三維速度、整周模糊度等數(shù)據(jù)，具有性能好、精度高的特點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于GPS載波相位測姿、精確制導(dǎo)、SINS/GPS組合導(dǎo)航、嵌入式車輛導(dǎo)航監(jiān)控等軍事與民用領(lǐng)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(yīng)用中占據(jù)重要的位置。本文研究基于ARM920T內(nèi)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(jié)構(gòu)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(gòu)成和總線接口構(gòu)成。2片32 MB的HY57V561620構(gòu)成64 MB的SDRAM存儲器，用于運(yùn)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(diǎn)保護(hù)功能，用于存儲操作系統(tǒng)內(nèi)核、Bootloader的啟動代碼和用戶程序。

2)GPS原始數(shù)據(jù)接收模塊 由一臺遵循NMEA-0183協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的GPS接收機(jī)和PS天線組成。通過外接GPS接收機(jī)，將接收到的GPS原始信息，送入到嵌入式微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)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(shè)控制模塊 包括LCD+觸摸屏、USB主/從口、電源、JTAG調(diào)試接口、復(fù)位電路。選用東華的自帶4線模擬電阻式觸摸屏和硬件驅(qū)動的3.5#TFT型LCD，用于人機(jī)交互以及現(xiàn)實(shí)解析后的GPS信息。USB主口用于擴(kuò)展U盤，用于數(shù)據(jù)存儲，從口用于下載WinCE內(nèi)核文件以及與軟件開發(fā)主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，JTAG調(diào)試接口用于硬件調(diào)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(yīng)、更多的優(yōu)先級別；支持串口和網(wǎng)絡(luò)通信；具有豐富的API函數(shù)，具有強(qiáng)大的開發(fā)工具；多硬件平臺支持，支持ARM、MIPS等處理器。經(jīng)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(jù)格式

GPS的輸出數(shù)據(jù)遵循NMEA-0183協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，即美海軍的電子設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)NMEA-0183協(xié)議，獲取GPS定位信息，必須將串行口的波特率設(shè)置為4800b/s，數(shù)據(jù)位設(shè)置為8 bit，停止位設(shè)置為1 bit，校驗(yàn)為設(shè)置為無。該協(xié)議定義了GPS接收機(jī)輸出的標(biāo)準(zhǔn)信息，最常用、兼容性最廣的語句格式包括：$GPRMC、$GPGGA、$GPGSV、$GPGSA、$GPGLL等。應(yīng)用到的GPS數(shù)據(jù)格式包括$GPRMC、$GPGGA、$GPGSV三種。其中，用$GPRMC語句獲取時(shí)間、經(jīng)緯度、速度、年月日信息，用$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(jù)段的含義，參考NMEA-0183協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。