基于WinCE的GPS數據采集系統設計

摘要：由于數據采集設備利用Windows桌面系統在戶(hù)外易受環(huán)境影響以及攜帶不方便等不足，設計采用ARM11處理器和WinCE 6．0操作系統作為硬件開(kāi)發(fā)平臺，設計出一種基于A(yíng)RM-WinCE 6．0的便攜式GPS數據采集系統，控制GPS模塊接收數據信息，實(shí)現對數據進(jìn)行采集、提取、顯示、存儲。這對深入理解嵌入式系統應用和GPS在導航組合中應用具有一定的實(shí)用價(jià)值，有利于提高工作效率并為定位性能的評定提供依據。
關(guān)鍵詞：ARM11處理器；WinCE 6．0操作系統；GPS數據采集系統；導航組位

0 引言
GPS(Global Positioning System，全球衛星定位系統)以其高精度、全天候、全天時(shí)的特點(diǎn)，在定位、導航、測距、授時(shí)遙感等領(lǐng)域廣泛應用，并得到了快速的發(fā)展。對于在低功耗、高便攜性和高性能設備上實(shí)現GPS數據采集和分析技術(shù)也顯得越發(fā)重要。傳統的Windows桌面系統體積大，占用系統資源較多，也不利于野外作業(yè)，而基于嵌入式系統的ARM硬件平臺則具有體積小、功耗低、性能高等特點(diǎn)。WinCE系統作為嵌入式系統的一種類(lèi)型，相對于Linux和Andriod系統，其開(kāi)發(fā)難度要比后兩種系統要低，軟件調試也比較容易、靈活，并且WinCE系統類(lèi)似桌面系統在軟件開(kāi)發(fā)方面也較為便利。因此，在未來(lái)高性能的便攜式設備領(lǐng)域，WinCE系統的應用空間將十分巨大。
本文根據GPS信號接收原理及嵌入式技術(shù)，并遵循NMEA-0183協(xié)議，接收并解析GPS模塊的原始數據報文，設計出友好的人機界面環(huán)境，將系統所處的經(jīng)度、緯度、高度、速度、日期時(shí)間等信息顯示出來(lái)，解決了人工記錄數據的不足，提高了工作效率，并為車(chē)輛運動(dòng)參數估計提供了依據。

1 系統總體設計
GPS數據采集界面的設計采用面向對象的可編程技術(shù)，在Visual Studio 2005(VS 2005)編程環(huán)境下，運用C#語(yǔ)言實(shí)現。本設計采用飛凌公司研發(fā)的OK6410開(kāi)發(fā)板，該開(kāi)發(fā)板以ARM11內核架構為核心，并內嵌WinCE 6．0操作系統，硬件性能上能夠滿(mǎn)足對數據采集的需求。通過(guò)USB同步，完成PC機與ARM開(kāi)發(fā)板之間的硬件平臺搭建，這樣就可以在PC機上進(jìn)行應用程序的設計。

在VS 2005環(huán)境下，對設計完成的GPS數據采集應用程序進(jìn)行編譯，并將編譯后生成的應用程序通過(guò)USB同步植入到ARM開(kāi)發(fā)板的NAND FLA SH里。再通過(guò)串口擴展電路將ARM開(kāi)發(fā)板與GPS模塊進(jìn)行連接完成通信，然后運行NAND FLASH里GPS數據采集的應用程序，對GPS模塊接收來(lái)的數據進(jìn)行采集、解析后送至外接的液晶，顯示其需要的信息，從而完成WinCE 6．0環(huán)境下GPS數據采集系統的設計。GPS數據采集系統總體框圖如圖1所示，GPS數據采集開(kāi)發(fā)系統如圖2所示。

2 GPS協(xié)議分析及GPS數據數據格式
GPS數據遵循NMEA-0183協(xié)議，該數據標準是美國國家海洋電子協(xié)會(huì )(National Marine Electronics Association)所指定的標準規格。GPS接收機根據NMEA-0183協(xié)議的標準規范，將位置、速度等信息通過(guò)串口傳送到PC機、PDA等設備。NMEA-0183協(xié)議采用統一標準格式，輸出采用ASCII碼，數據傳輸以“語(yǔ)句”方式進(jìn)行，每個(gè)語(yǔ)句均以“$”開(kāi)頭，然后是兩個(gè)字母的“識別符”和三個(gè)字母的“語(yǔ)句名”，接著(zhù)是以逗號分隔的數據體，語(yǔ)句末尾為校驗和，整條語(yǔ)句以回車(chē)換行符結束。
NMEA-0183的數據信息種類(lèi)較多，而一組正常的GPS數據則包括$GPGGA，$GPRMC，$GPVTG，$GPGLL。$GPGGA輸出的是GPS的定位信息，$GPR MC則輸出GPS推薦的最短數據信息，$GPVTG輸出的是地面速度信息，$GPGLL輸出的是大地坐標信息?，F以最常見(jiàn)的$GPRMC為例分析其數據格式格式如下：
$GPRMC，1>，2>，3>，4>，5>，6>，7>，8>，9>，10>，11>，12>*hhCR>LF>
1>為UTC時(shí)間，格式：hhmmss(時(shí)分秒)；2>為定位狀態(tài)，A=數據可用，V=數據不可用；3>為緯度，格式：ddmm．mmmm(度分)；4>為緯度區分，北半球(N)或南半球(S)；5>為經(jīng)度，格式：ddmm．mmmm(度分)；6>為經(jīng)度區分，東半球(E)或西半球(W)；7>為地面速率(000．0～999．9節)；8>為地面航向(000.0°～359．9°，以正北為參考基準)；9>為UTC日期，格式：ddmmyy(年月日)；10>為磁偏角(000．0°～180．0°)；11>為磁偏角方向，E(東)或W(西)；12>為模式指示。