基于ARM9平台的嵌入式车载导航系统研究与设计

论文摘要

嵌入式车载导航系统是把全球定位技术、地理信息技术、通信技术和嵌入式计算机技术综合在一起的系统,它能够实时、高速地向驾驶员提供导航定位、地理信息等服务。它的应用对改善城市交通状况、促进行车安全和提高道路通行效率有极其重要的意义。本文针对移动式工程机械智能监控系统的要求提出了一个将导航定位技术和嵌入式Linux系统相结合,设计基于嵌入式Linux的车载导航系统的方案,在ARM9平台上移植嵌入式Linux操作系统,然后基于此平台实现车载导航系统。在整个系统中,硬件系统是基础,嵌入式Linux操作系统是软件的运行平台,它们在车载导航系统中占有重要的地位。因此本文对导航系统的硬件平台及嵌入式Linux操作系统进行了重点研究。论文首先简要介绍了车载导航系统的基本原理及其在国内外的现状与发展前景,并描述了本文研发的主要工作;然后根据车载定位导航系统的要求设计系统架构;开发了基于ARM9（S3C2410A）的系统硬件平台,重点分析了电源、时钟、SDRAM、Flash、以太网、触摸屏、串口、USB和音频等接口电路原理并给出了设计结果;在对嵌入式Linux操作系统进行较为深入研究的基础上,详细介绍了Bootloader、Linux内核和设备驱动程序的开发过程,完成了U-Boot移植、设备驱动程序的编写和内核的编译。由于嵌入式GUI程序设计是实现良好的人机交互界面的重要途径,因此对这部分内容的研发情况也进行了相当篇幅的介绍。本文所研发的嵌入式车载导航系统经实验室调试,结果表明基本实现了设计要求,且运行稳定可靠,具有一定的推广应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1 章绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 嵌入式系统简介
• 1.2.1 嵌入式系统的定义和组成
• 1.2.2 嵌入式系统的硬件
• 1.2.3 嵌入式系统的软件
• 1.2.4 嵌入式系统的特点
• 1.2.5 嵌入式系统的应用领域
• 1.3 国外车载导航系统现状
• 1.4 国内车载导航系统现状
• 1.5 论文研究的主要内容和组织结构
• 第2章 嵌入式车载导航系统及其中的关键技术
• 2.1 嵌入式车载导航系统的拓扑结构
• 2.2 嵌入式车载导航系统组成
• 2.3 GPS 全球定位技术
• 2.3.1 GPS 组成
• 2.3.2 GPS 测量原理
• 2.4 GIS 地理信息技术
• 2.5 嵌入式微处理器
• 2.5.1 ARM 体系结构
• 2.6 嵌入式操作系统
• 2.7 嵌入式图形化用户界面
• 2.8 GPS 模块
• 2.9 GPRS 无线通信模块
• 第3章 嵌入式车载导航系统硬件平台设计
• 3.1 嵌入式处理器 S3C2410A
• 3.2 时钟电路
• 3.3 电源电路
• 3.4 SDRAM 接口电路设计
• 3.5 Flash 接口电路设计
• 3.6 SD/MMC 卡接口电路设计
• 3.7 以太网接口电路设计
• 3.8 触摸屏接口设计
• 3.9 音频接口电路设计
• 3.10 串口电路设计
• 3.11 USB 接口电路设计
• 第4章 嵌入式车载导航系统软件平台设计
• 4.1 嵌入式 Linux 平台的建立
• 4.2 交叉编译环境的建立
• 4.3 系统引导程序（Bootloader）
• 4.3.1 Bootloader 的启动过程
• 4.3.2 Bootloader 的移植
• 4.4 Linux 内核移植
• 4.5 Linux 设备驱动程序开发
• 4.5.1 设备驱动程序介绍
• 4.5.2 设备驱动程序结构
• 4.5.3 设备驱动程序开发流程
• 4.5.4 触摸屏驱动的程序开发
• 4.7 Linux 下 GPS 定位信息获取
• 4.7.1 GPS 数据处理流程
• 4.7.2 NMEA0183 通信协议
• 4.7.3 Linux 下的串口操作
• 第5章 嵌入式车载导航系统 GUI 设计
• 5.1 QTE 介绍
• 5.1.1 Qt/Embedded 的底层图形引擎
• 5.1.2 Qt/Embedded 的事件驱动基础
• 5.1.3 QT/Embedded 开发环境
• 5.1.4 虚拟帧缓冲服务器
• 5.2 电子地图的实现
• 5.2.1 GDAL/OGR 库简介
• 5.2.2 PROJ 库
• 5.2.3 矢量地图数据库格式
• 5.3 人机交互界面设计方法
• 5.3.1 人机交互界面设计实现
• 5.3.2 系统运行主界面
• 5.3.3 历史轨迹显示界面
• 5.3.4 导航定位显示界面
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文
• 附录B 攻读学位期间参与的科研项目