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论文起止日期：

2009年2月至2010年4月

3Gnetworksbasedonvehicleinformationsystemdesignandimplementation

Major：

ComputerAppliedTechnology

DirectionofStudy：

GraduateStudent：

Supervisor：

CollegeofComputerScience

YangtzeUniversity

September,2009toFeb.,2010

摘要

研究车载多媒体中心在提高汽车综合性能、提高车载娱乐功能、提高行车安全性、减轻驾驶者员的负担等方面具有很大作用，对解决城市交通问题具有重要意义。

本文对车载信息系统进行了研究，改进了传统的车载信息系统。

改进后的系统具有车辆定位、3G无线通信、视频通话、网络电视、多媒体娱乐等多种功能。

由于采用先进的嵌入式系统设计，使得本文研究的车载多媒体中心具有功能强、功耗低、可靠性高等特点。

在技术上运用嵌入式系统原理，3G通信原理以，3G协议的应用编程及嵌入式软件开发为主要理论基础，结合了实际应用平台的特殊要求，在系统的整体设计和实施过程中充分考虑了汽车内部需求。

构建嵌入式系统平台，对平台进行外围扩展实现系统的功能需求方便各种模块的接入。

裁剪Linux内核，定制文件系统，通过GUI中控台系统对文件系统进行管理。

通过内置无线路由的方式实现3G无线网络的接入。

基于Linux系统下的应用程序开发实现系统的各种应用软件支持，如视频解码器，音频播发器，IE浏览，网络电视播放器，GPS导航软件，游戏等。

本项目通过对系统平台的硬件设计，3G模块的通讯接口设计以及系统的应用软件设计最终实现了系统的应用集成，达到项目的研究目的。

并通过工艺结构的封装最终到达产品的实际应用标准。

同时通过项目的设计过程，对嵌入式系统原理及3G通讯原理有了深入的理解和研究。

提高了项目研发能力和产品的设计能力。

通扩展串行通讯接口，实现了嵌入式系统与3G模块的数据通讯；

通过构建嵌入式最小系统和外围接口的扩展设计，实现了系统的控制功能；

通过对Linux内核裁减和文件系统的制作实现了系统文件管理和进程调度管理功能；

通过GUI编程实现了用户中控系统的功能以及可视化操作的目的通过应用软件的设计编程实现了系统的通讯，播放，导航，IE浏览，游戏等应用目的。

系统实现了对车载环境下的供电系统设计，3G通讯速率到达TD－SCDMA的网络标准GPS定位精度达到实际应用需求,系统开机速度达到车载系统的正常开机要求，中控台界面符合用户在行车过程中的操作习惯及操作标准。

应用软件的功能满足车载环境下的用户需求。

依照车载信息系统的测试标准及产品的设计标准：

系统的开机时间<

10s;

GPS定位精度<

10m;

3G通讯速率到达396KB/s;

中控系统功能完善操作便捷，音乐播放格式支持WAV，MP3，Mp4；

媒体播放支持AVI，MPEG1，MPEG2，RMVB；

视频分辨率可达640×

480。

通过本项目设计，完成了系统的基本功能，实现了3G模块与嵌入式系统的通讯，降低了系统功耗和产品的成本。

此外本项目成功的将3G通讯系统应用于车载信息系统，扩展传统的车载多媒体的应用范围，满足了用户信息需求。

最后通过对系统应用软件设计改变了传统的车载系统的单一播放功能，通过3G通讯提供了更多的网络服务。

本项目的研究难点在于3G模块与嵌入式系统的通讯接口及数据处理的设计；

该项目采用的是芯片集成方案，通过对3GPP协议实现了3G通讯接口驱动编程，实现了3G通讯模块与嵌入式系统的的集成，完成了系统所需要的通讯功能。

在应用上主要创新点在于嵌入式系统在汽车电子中的应用；

基于3G网络使车载信息系统与人、车、环境能够充分交互，更好的提供各种网络服务；

在技术上主要创新点在于针对车载智能电源的特殊性，提出了一种效率高、适用温度范围宽、抗干扰能力强以及不受电压瞬间下降影响的DC／DC电源的详细设计方案；

针对车载系统对功能，功耗，安全，性能，成本结构等特殊要求，提出了一种免费开源操作系统的方案。

Linux系统的可裁剪可定制以及高稳定性能够最大程度的节约产品的生产成本，但是它的功能却不亚于Windows操作系统，而且安全性要高于Windows系统，对于防范各种网络病毒攻击有较好的效果；

此外在由于系统的运行过程中占用资源较少，大大降低了系统启动时间。

基于3G通讯的优势和3G模块的集成优势，设计了一种适合车载环境下的嵌入式通讯终端系统。

车载多媒体中心涉及的方面较广，本文从定位、通信和数据采集这几个方面进行了以下工作:

针对传统车载信息系统系统功能单一、集成度低等缺陷，采用了基于ARM9处理器和嵌入式Linux操作系统的嵌入式系统作为系统的控制平台，提高系统的性能、集成度以及可扩展性;

分析传统车载多媒体系统方案在定位导航、无线通信方面存在的不足，提出了GPS定位技术和先进的3G无线通信技术相结合的方案，以实现车辆定位以及车辆与公共网络之间的数据通信;

通过LCD模块的设计实现了车辆各种信息的灵活显示，丰富了人机交互界面，使得系统更加智能化。

本文围绕上述几个方面，对车载多媒体及3G无线通信进行了相关讨论及技术实现，并在实际应用中进行了测试，成功地实现了系统的产品化生产。

关键词:

车载多媒体中心,ARM9,3G通信,Linux,GPS,GPRS

Abstract

Researchcarmultimediacentersinimprovingtheoverallperformancecars,carentertainmentfeaturestoimprove,enhancetrafficsafety,reducetheburdenonmembersofthedriverhasagreateffectonthesolutionstourbantransportproblemsofgreatsignificance.Inthispaper,vehicleinformationsystemisstudiedtoimprovethetraditionalvehicleinformationsystems.Improvedsystemwithvehiclelocation,3Gwirelesscommunications,videocalls,InternetTV,multimediaentertainmentandmanyotherfeatures.Astheuseofadvancedembeddedsystemdesign,makesthismultimediacarresearchcenterhasstrongfunctions,lowpowerconsumptionandhighreliability.

Thetechnicalprinciplesoftheuseofembeddedsystems,3Gcommunicationtheoryto,3Gagreement,applicationprogrammingandembeddedsoftwaredevelopmentasthemaintheoreticalfoundation,combinedwiththespecialrequirementsofthepracticalapplicationplatform,thesystem'

soveralldesignandimplementationoffullytakenintoaccountautomotiveinteriorneeds.Embeddedsystemplatformbuiltontheplatformtoexternalexpansionfunctionofthesystemneedstoachieveavarietyofmodulestofacilitateaccess.CuttingLinuxkernel,customfilesystem,throughtheGUIconsolesystemtomanagethefilesystem.Throughthebuilt-in3Gwirelessroutingmeanstoachievethewirelessnetworkaccess.SystembasedonLinuxapplicationdevelopmentunderavarietyofapplicationsoftwaretoachievesystemsupport,suchasvideodecoder,audiotransmitters,IEView,WebTVplayer,GPSnavigationsoftware,games.

Theprojectonthehardwareplatformdesign,3Gcommunicationinterfacemoduleapplicationsoftwaredesignandsystemdesignoftheultimategoalofthesystem'

sapplicationintegration,toachievetheproject'

sresearchpurposes.Packagethroughtheprocessstructuresthepracticalapplicationofthefinalproductreachesthestandard.Atthesametimethroughtheprojectdesignprocess,principlesand3Gembeddedsystemswithin-depthunderstandingofcommunicationstheoryandresearch.R&

Dcapabilitytoimproveprojectandproductdesigncapabilities.Throughexpansionoftheserialcommunicationinterface,toachievea3Gmoduleembeddedsystemsanddatacommunications;

byconstructingthesmallestembeddedsystemsandperipheralinterfaces,theexpansionofdesign,implementation,systemcontrolfunctions;

throughtheLinuxkernelandfilesystemcutsproductiontoachievedocumentmanagementsystemandprocessschedulingmanagement;

GUIprogrammingbytheuserincontrolsystemoperationfunctionsandpurposeofvisualdesignthroughtheapplicationofthesoftwareprogrammingofthesystemofcommunication,broadcasting,navigation,IEbrowsing,gamesandotherapplicationspurpose.

Systemrealizestheon-boardpowersupplysystemunderdesign,3GcommunicationspeedtoreachthestandardTD-SCDMAnetworktoachievepracticalapplicationofGPSpositioningaccuracyrequirements,thesystembootspeedofthenormalbootautomotivesystemsrequirements,thecenterconsoleinterfaceconformtotheuserinthedrivinghabitsduringtheoperationandperformancestandards.Applicationsoftwaretomeettheautomotiveenvironment,theuserneeds.

Vehicleinformationsystemsinaccordancewithtestingstandardsandproductdesigncriteria:

thesystem'

sboottime<

GPSpositionaccuracy<

3Gcommunicationratetoreach396KB/s;

theperfectoperationandconvenientcontrolsystemfunctions,musicplaybackformatsupportWAV,MP3,Mp4;

MediaPlayersupportsAVI,MPEG1,MPEG2,RMVB;

videoresolutionupto640×

480.

Throughtheprojectdesign,completedthebasicfunctionsofthesystemtoachievea3Gcommunicationmodulesandembeddedsystems,reducingsystempowerconsumptionandcostoftheproduct.Inaddition,thesuccessofthisprojectwillbe3Gcommunicationsystemappliedtoavehicleinformationsystem,expandthetraditionalrangeofautomotivemultimediaapplicationstomeetuserinformationneeds.Finally,thesystemapplicationsoftwaredesignedtochangethetraditionalsingle-boardsystem,playback,communicationthroughthe3Gnetworktoprovidemoreservices.

Theresearchprojectisdifficultin3Gmoduleandembeddedsystemscommunicationinterfaceanddataprocessingdesign;

Theprojectusesachipintegratedprogram,theagreementachievedby3GPP3Gcommunicationinterfacedrivenprogramming,acommunicationmodulewithembedded3Gsystemintegration,completesystemofcommunicationneeds.

Themaininnovationintheapplicationofembeddedsystemsistheapplicationintheautomotiveelectronics;

based3Gnetworksallowvehicleinformationsystemsandpeople,cars,environmentcanfullyinteract,providingabettervarietyofnetworkservices;

intechnologyinnovationisthekeyIntelligentpowersupplyforthespecialcar,ahighefficiency,widetemperaturerange,anti-interferenceability,andnotsubjecttoinstantaneousvoltagedropeffectsofDC/DCpowersupplydetaileddesign;

forthevehiclesystemfunctions,powerconsumption,safety,performance,coststructure,andotherspecialrequirements,afreeopen-sourceoperatingsystemprogram.Linuxsystemscanbecustomcutandahighdegreeofstabilitytothegreatestproductioncostsavings,butitsfunctionisinferiortoWindowsoperatingsystem,andsecuritythanWindows,forthepreventionofvirusattacksavarietyofnetworkgoodresults;

Inaddition,intheprocessbecausethesystemoccupiedbytheoperationoffewerresourcesandgreatlyreducetheboottime.Basedontheadvantagesof3Gcommunicationsandtheintegrationadvantagesof3Gmodules,designedavehicleenvironmentforembeddedcommunicationterminalsystem.

CarMultimediaCenterbroaderaspectsinvolved,thispaperpositioning,communicationsanddatacollectionthathadthefollowingworkareas:

thetraditionalfunctionofasingle-vehicleinformationsystem,system,integrationandlowdefects,usingARM9-basedembeddedprocessorandEmbeddedLinuxoperatingsystem,thecontrolsystemasasystemplatform,toimprovesystemperformance,integrationandscalability;

oftraditionalcarmultimediasystemsolutionsinthepositioningandnavigation,wirelesscommunicationsshortcomings,proposedGPSpositioningtechnologyandadvanced3Gwirelesscommunicationtechnologycombinedwiththeprogram,toachievethevehicleandthevehiclelocationanddatacommunicationbetweenthepublicnetwork;

throughtheLCDmoduledesignenablesavarietyofinformationvehicles,flexibledisplay,enrichingthehuman-machineinterface,makingthesystemmoreintelligentof.

Thispaperfocusesontheaspectsofcarmultimediaand3Gwirelesscommunicationsandtechnologyrelateddiscussionandpracticalapplicationhasbeentestedandsuccessfullyimplementedthesystemofproductproduction.

Keywords:

carmultimediacenter;

ARM9;

3Gcommunication;

Linux;

GPS;

GPRS

目录

第1章绪论………………………………………………………………1

1.1选题背景及其意义……………………………………………………………1

1.2应用创新………………………………………………………………………2

1.3技术创新………………………………………………………………………3

第2章车载信息系统的硬件设计………………………………………4

2.1嵌入式控制系统的设计………………………………………………………4

2.2数据通讯接口设计……………………………………………………………5

2.3电源设计………………………………………………………………………12

第3章车载信息软件设计………………………………………………13

3.1系统内核裁减…………………………………………………………………13

3.2bootloader制作………………………………………………………………14

3.3系统移植………………………………………………………………………15

3.4本章小结………………………………………………………………………17

第4章总结与展望………………………………………………………18

4.1工作总结………………………………………………………………………18

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