基于嵌入式平台的车载终端设计与应用

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1、1绪论1.1选题背景及意义目前嵌入式技术作为数字系统市场的主要部分，已经成为消费电子，航天应用，办公自动化，电信以及数字通信等领域的关键技术⑴。与通用计算机相比嵌入式处理器更具有针对性的特点，支持特殊专用的功能，嵌入式设备通常应用于特定的场所[2]。嵌入式系统的软、硬件设计具有灵活性，依据设计需要，在嵌入式研发过程中，可根据实际需要添加软硬件相应模块，实现相应功能[3]。传统的嵌入式系统软件编程过程中，主要釆用主函数循环，中断分支响应设计，往往导致设计程序过于复杂，引入嵌入式操作系统实现多任务管理机制，即可减轻程序设计负担，又大大提高的嵌入式系统的性能[4]。嵌入式

2、操作系统可以兼容嵌入式硬件设备的差异性，将操作系统引入嵌入式系统开发已经成为一种趋势。另一方面，汽车作为重要的出行工具，随着其持有量的逐年上升，伴随而来的是道路拥挤问题凸显，道路拥堵严重影响人们的正常工作生活，合理的车辆调度以及智能的导航服务成为出行必备条件[5]。车辆导航是当前汽车电子行业研究的热点问题，全球定位系统以及智能交通系统发展迅速。导航系统可为司机提路况信息服务，提高车辆行驶效率与行车安全。全球定位系统（GPS)能为车辆提供精准的位置信息，地理位置信息系统（GIS)为用户提供完整的路况信息，车辆监控中心为行驶车辆提供合理的调度[6_7]。嵌入式车载设备将

3、GPS，GIS技术结合应用，提供嵌入式电子地图具有浏览，查询，计算等功能，为用户提供方便的导航服务。车载设备的多功能服务要求嵌入式系统运行要具有高可靠性与实时性。嵌入式电子地图的设计与嵌入式设备的内存，显示界面，CPU速度以及接口性能有着密切的关系[8]。嵌入式处理器作为车辆导航系统的终端设备，通过网络实现设备与监控中心间的通信，嵌入式系统对车载终端性能具有很大影响[9]。将嵌入式操作系统应用于车载导航设备中，实现终端多功能应用，极大程度为用户安全，稳定，及时的导航服务。1.2嵌入式系统研究的发展现状嵌入式系统自问世以来，系统功能需求日益复杂，嵌入式处理器研发技术不

4、断提高，嵌入式芯片在功耗，尺寸等方面的改进，使嵌入式系统产品成本不断降低目前市场上已经推出处理能力更加强大的嵌入式处理器如32位，64位处理器芯片以及DSP芯片等，来提高嵌入式处理器处理数据速度[n]。同时在处理器上移植专用的嵌入式操作系统，操作系统采用多任务处理机制，并提供个性化人机交互界面，支持丰富API程序接口[12]。-1-基于嵌入式平台的车载终端设计与应用 2车载终端嵌入式平台构建方案2.1嵌入式系统设计思路嵌入式系统设计开发过程中，需依据一定的幵发流程，正确合理地进行系统开发[26]。(1)系统需求分析：根据需求确定系统设计的实现功能和目标。并制定可行性

5、方案，综合考虑设计系统需完成的基本功能、系统性能，以及设备开发成本，功耗等因素。(2)系统结构设计：依据系统的设计任务与目标，设计实现目标方法，选择合适的处理器，以及选择嵌入式操作系统。(3)硬件与软件设计：根据系统需实现功能的特点和实际拥有的设备条件，进行相应的软件与硬件模块设计。(4)系统集成：对系统的软硬件进行集成调试，改正设计过程中出现的错误。(5)系统测试：对系统进行测试，测试其是否达到设计目标，最终生成产品。2.2车载终端平台设计2.2.1车载终端平台设计目标本课题是在ARM7核处理器上构建

6、aC/OS-n实时操作系统的软件平台，完善操作系统内核功能。在

7、^iC/os-^系统内核基础上移植^iCFS文件系统，mCGUI图形界面系统，TCP/IP协议栈，实现完整的操作系统应用平台，并在构建平台的基础上实现上层车载终端导航功能。车载终端通过GPS模块获得当前设备的位置、速度、时间信息，将车载终端当前位置通过液晶显示器显示在由GIS生成的电子地图上。存储设备实现重要的状态信息存储。车载终端设备通过网络实现与监控中心间信息交互，监控中心可通过浏览器查询当前终端状态。系统组成结构如图2.1所示。信息监控倍息存储电子地图GPS信息^^n 77II网络图形交互界面izizik 嵌入式nc/os-n操作系统图2.1系统组成结构F

8、ig.2.1Structureofsystem-4-大连理工大学硕士学位论文 根据车载终端导航系统的设计需求，系统需实现以下功能：(1)构建完整的嵌入式操作平台。车载嵌入式处理器为车载终端实现的核心，负责整个系统的功能实现。需要稳定，健全的系统平台满足其上层的多任务管理调度，选择合适的操作系统，构建完整的操作系统平台。稳定的平台基础是应用层实现车载终端的前提条件。(2)GPS数据信息读取与存储功能。获取当前车载终端GPS数据，是系统实现其他功能任务的基础，系统获得GPS接收机传送的数据信息，处理器处理GPS模块传送的数据，提取与系统所需相关的经讳度、时间、速度、