基于A(yíng)RM9與WinCE的GPS定位信息采集系統

GPS可提供連續、高精度、實(shí)時(shí)的時(shí)間基準、三維位置、三維速度、整周模糊度等數據，具有性能好、精度高的特點(diǎn)，因而廣泛應用于GPS載波相位測姿、精確制導、SINS／GPS組合導航、嵌入式車(chē)輛導航監控等軍事與民用領(lǐng)域。而嵌入式系統以其低功耗、小體積、高穩定性和便攜等優(yōu)勢，在GPS的應用中占據重要的位置。本文研究基于ARM920T內核的嵌入式微處理器S3C2440和WindowsCE 5．0(簡(jiǎn)稱(chēng)WindowsCE)的某型軍車(chē)GPS定位信息的采集與處理。

　　1 系統硬／軟件平臺概述

　　車(chē)輛GPS定位信息采集系統的硬件平臺結構如圖l所示。

　　該平臺可以分為3大模塊：

　　1)微系統核心模塊 由基于ARM920T的32位嵌入式微處理器S3C2440、SDRAM和Nand Flash構成和總線(xiàn)接口構成。2片32 MB的HY57V561620構成64 MB的SDRAM存儲器，用于運行系統主程序。存儲容量為64 M×8 bit的Nand FlashK9F1208UOM，因其具有掉點(diǎn)保護功能，用于存儲操作系統內核、Bootloader的啟動(dòng)代碼和用戶(hù)程序。

　　2)GPS原始數據接收模塊 由一臺遵循NMEA-0183協(xié)議標準的GPS接收機和PS天線(xiàn)組成。通過(guò)外接GPS接收機，將接收到的GPS原始信息，送入到嵌入式微處理器進(jìn)行數據解析，最終得出戰車(chē)所在位置的位置、速度和海拔等信息。

　　3)外設控制模塊 包括LCD+觸摸屏、USB主／從口、電源、JTAG調試接口、復位電路。選用東華的自帶4線(xiàn)模擬電阻式觸摸屏和硬件驅動(dòng)的3．5#TFT型LCD，用于人機交互以及現實(shí)解析后的GPS信息。USB主口用于擴展U盤(pán)，用于數據存儲，從口用于下載WinCE內核文件以及與軟件開(kāi)發(fā)主機進(jìn)行數據交互，JTAG調試接口用于硬件調試以及燒載Bootloader。

　　軟件平臺為微軟公司的嵌入式操作系統WindowsCE，它界面友好，支持嵌套中斷、更好的線(xiàn)程響應、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，具有強大的開(kāi)發(fā)工具；多硬件平臺支持，支持ARM、MIPS等處理器。經(jīng)過(guò)Platform. Builder定制移植的WindowsCE操作系統如圖2所示。

　　2 定位信息數據格式

　　GPS的輸出數據遵循NMEA-0183協(xié)議標準，即美海軍的電子設備標準。根據NMEA-0183協(xié)議，獲取GPS定位信息，必須將串行口的波特率設置為4800b／s，數據位設置為8 bit，停止位設置為1 bit，校驗為設置為無(wú)。該協(xié)議定義了GPS接收機輸出的標準信息，最常用、兼容性最廣的語(yǔ)句格式包括：$GPRMC、$GPGGA、$GPGSV、$GPGSA、$GPGLL等。應用到的GPS數據格式包括$GPRMC、$GPGGA、$GPGSV三種。其中，用$GPRMC語(yǔ)句獲取時(shí)間、經(jīng)緯度、速度、年月日信息，用$GPGSV語(yǔ)句獲取海拔高度信息，用$GPGSV語(yǔ)句獲取可見(jiàn)衛星數信息及衛星的方位角和仰角信息，用以獲取衛星的視圖。各語(yǔ)句的數據段的含義，參考NMEA-0183協(xié)議標準。

　　3 GPS定位信息采集和處理的軟件實(shí)現

　　本系統的軟件開(kāi)發(fā)在可視化開(kāi)發(fā)工具Embedded VisualC++(簡(jiǎn)稱(chēng)EVC)中，采用MFC編程技術(shù)實(shí)現。

　　3．1 GPS數據處理狀態(tài)轉換

　　GPS與ARM之間用RS232串口方式進(jìn)行通信，串口對象負責接收數據，并把接收到的數據放置到串口緩沖區。GPS對象按照協(xié)議結構負責處理串口對象接收到的數據。圖3為GPS數據處理之間的狀態(tài)轉換示意圖。GPS數據處理狀態(tài)共包括4個(gè)狀態(tài)：開(kāi)始狀態(tài)、數據幀頭狀態(tài)、GPS數據正文狀態(tài)和校驗狀態(tài)。

　　開(kāi)始狀態(tài)是一個(gè)數據幀的起始狀態(tài)，它處理和判斷數據幀的起始字符$。若起始符號不是其中的$，則一直停留在開(kāi)始狀態(tài)，直到$到來(lái)位置，數據幀頭狀態(tài)用于判斷數據幀的格式是否與我們目前需要的目標數據幀相匹配。如果相匹配，那么將退轉到下一個(gè)狀態(tài)：GPS數據正文狀態(tài)，開(kāi)始進(jìn)行數據處理。如果不匹配，則轉移到開(kāi)始狀態(tài)。

　　數據處理中用到了緩沖區的概念，它一邊累積計算接收的數據的異或和，一邊把相應的數據域送入緩沖區。這樣既降低了數據提取校驗的復雜度，也提高了數據處理的延續性和正確性。當GPS數據正文狀態(tài)完成，進(jìn)入“*”字符的時(shí)候，將進(jìn)入數據校驗狀態(tài)，它用于判斷數據接收和處理的有效與否。若校驗成功，則接收有效，收到CR，LF字符后又重新跳轉到開(kāi)始狀態(tài)。若校驗失敗，則放棄處理的數據，直接跳轉至開(kāi)始狀態(tài)。