基于A(yíng)RM的嵌入式車(chē)載GPS定位系統設計

　　0 前言

　　車(chē)載定位系統作為車(chē)載信息系統的重要部分，利用GPS等裝置，以一定精度實(shí)現車(chē)輛定位，包含位置、速度和行車(chē)方向等車(chē)輛姿態(tài)信息。繼一些國家之后，我國一些科研院所和高校也開(kāi)始研究自己的車(chē)載定位系統，市場(chǎng)空前的繁榮。但是傳統系統功能單一、集成度不高。隨著(zhù)ARM處理器在全球范圍的流行，32位的RISC嵌入式處理器已經(jīng)成為嵌入式應用和設計的主流。同時(shí)嵌入式Linux是一個(gè)非常好的免費的操作系統內核，具有穩定、良好的移植性、優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò )功能、完備的各種文件系統的支持、以及標準豐富的API等特點(diǎn)。因此，本文提供了一套具有先進(jìn)性及工程實(shí)用性的車(chē)載定位系統整體解決方案，使得系統的性能、集成度和可擴展性大大提高。

　　1 系統的硬件設計

　　1.1 系統的整體硬件設計

　　本文車(chē)載信息系統由以下幾部分組成：主控制部分、定位部分、通信部分、數據采集部分、顯示部分，如圖1所示。

圖1 車(chē)載定位系統總體硬件設計方案

　　主控制部分采用了三星公司基于ARM920T的S3C2410和Linux的嵌入式系統平臺，完成整個(gè)系統的控制。其主要包括電源電路、時(shí)鐘電路、復位電路、存儲模塊電路、JTAG接口電路、串行口電路、LCD接口、SPI接口以及按鍵電路的設計。主控模塊通過(guò)串行口、SPI接口、LCD接口與擴展模塊相連接構成整個(gè)硬件系統。

　　1.2 GPS模塊的硬件設計與制作

　　定位部分采用了自行設計和制作了基于瑞士U-BLOX公司LEA-4S芯片的GPS接收模塊。在此給出了GPS接收模塊的整體設計，如圖2所示。

圖2 GPS接收模塊的整體設計

　　u-blox的GPS部分分為兩部分。采取數字/模擬分開(kāi)設計的方法，有效提高了模塊的抗干擾能力。在硬件的設計制作過(guò)程中。也是分為兩步，即模塊部分和數字部分。模擬部分主要由天線(xiàn)接入端及天線(xiàn)供電部分/檢測電路構成。

　　天線(xiàn)選用3v供電的有源天線(xiàn)，增益27dB左右，噪聲系數1.5dB左右。天線(xiàn)接入模塊較為復雜，從GPS有源天線(xiàn)接收的信號頻率高選1.575C,屬于微渡范圍。PCB設計需要滿(mǎn)足天線(xiàn)座到模塊RF_IN端的阻抗匹配為50Ω。

　　模塊供電電源穩壓電路為5v轉3v的五腳LDO,對電壓穩定精度較高，要求輸出紋波在50mV以下，電流為150mA左右，這里選用精工的SOT-23-5封裝的LDO S-1112 3.0V,能滿(mǎn)足電源供應的要求。后備3V可充電微型鋰電池則為數據保存作用。

　　選擇電路為波特率的選擇及速率選擇?；蚴菃?dòng)速度之類(lèi)的選擇，一般可以用默認值。

　　數字部分硬件相對簡(jiǎn)單，LEA-4S為兩路TTL電平輸出，分別為9600/11520波特率，分別支持國際通用GPS協(xié)議NMEA及u-blox公司的UBX二進(jìn)制格式。在本設計中，通過(guò)串口O提取ASCII碼，串口數據通過(guò)MAX232電平轉換為RS232電平。另外，將GPS模塊的發(fā)送端和接收端經(jīng)電平轉換后與審口DB9交叉相連。