基于GPS汽车导航系统的设计.doc

1、清华大学2012届毕业设计说明书毕业设计说明书基于GPS汽车导航系统的设计学生姓名： 学号： 学 院： 专 业： 指导教师： 2012年 6月 基于GPS汽车导航系统的设计摘要随着科技的高速发展,GPS技术也迅速发展。基于PC机的导航系统因其价格和功耗高已不能满足社会发展的需要，嵌入式系统迅速发展起来。特别是以ARM处理器为主的硬件平台，具有体积小、功耗低、性能强、可靠性高的特点，而且为高速、稳定性运行嵌入式操作系统提供了硬件基础。因此，嵌入式系统已被广泛应用于工业控制、消费电子、网络通信和军事国防等各个领域。本文主要对汽车导航系统进行了设计和介绍：一是对GPS、组成及GPS定位原理进行了介绍

2、；而是对汽车导航系统中用到的相关理论知识进行了介绍，包括NMEA-0183标准、嵌入式系统概述及组成、嵌入式处理器、Windows CE、Clinux、EVC和eSuperMap等；三是对汽车导航系统硬件进行了设计；四是对汽车导航软件系统进行了设计。硬件设计采用了Zarlink公司生产的GP2015作为射频前端与数字基带处理器芯片GP4020构成了GPS模块。GPS模块与S3C2440处理器、网络音频模块、时钟复位电路、LED触摸显示屏、SDRAM存储器、FLASH存储、CF卡、USB和RS232接口等共同构成了汽车导航系统的硬件平台，为以后的升级提供了空间。在软件设计上考虑到ARM7TDMI

3、和S3C2440处理器任务不同，选择了不同的。操作系统。简单介绍了Boot Loader的设计开发，ARM7TDMI采用了Clinux操作系统，S3C2440处理器采用了Windows CE操作系统。利用北京超图公司的SuperMap DeskPro进行了电子地图的绘制设计，在Windows CE系统上运行eSupermap软件实现地图的放大、缩小、平移导航功能和其他应用软件实现车载娱乐功能。关键字：GPS,汽车导航系统,ARMDesign of car navigation system based on GPSAbstractWith the rapid development of te

4、chnology, GPS technology is also developing rapidly. Navigation system based on PC for its price and high power consumption already cannot satisfy the demand of social development, embedded system have developed rapidly. Especially hardware platform with the ARM processor, not only has small size, l

5、ow power consumption, strong performance, the characteristics of high reliability, high speed, stability, but also provides running embedded operation system for the hardware foundation. Therefore, the embedded system has been widely used in industrial control, consumer electronics, network communic

6、ation, military defense, and other fields.This paper focuses on the design and introduce of car navigation system: Firstly, the introduction to GPS, composition and GPS positioning principle; Secondly, the introduction to the related theory and knowledge are used in the car navigation system, includ

7、ing NMEA-0183 standard, embedded system overview and composition, embedded processor, Windows CE, Clinux, EVC and eSuperMap, etc.; Thirdly, the design to hardware of car navigation system ;Fourthly, the design to software of car navigation system .The hardware design uses GP2015 from Zarlink as RF f

8、ront-end and digital baseband processor chips GP4020, constitute the GPS module. GPS module and S3C2440 processor, network audio module, clock reset circuit, the LED display &touch screen, SDRAM memory, FLASH storage, CF card, USB and RS232 interface constitute the hardware platform of car navigatio

9、n system, which provides room for the future upgrading.Because the task of ARM7TDMI and S3C2440 processor is different, so we choose different operating system. And introducing simply the design and development of Boot Loader, ARM7TDMI adopted Clinux, S3C2440 processor used Windows CE. The drawing d

10、esign of electronic map is completed in SuperMap DeskPro, in Windows CE operating system, eSupermap software realizes the navigation function, such as the map amplification, narrow, translation, etc. ;the in-car entertainment function realized in the operation of other application software.Key words

11、 : GPS car navigation system ARM目 录1绪论11.1 研究背景及意义11.2 国内外汽车导航发展现状11.2.1 国外现状11.2.2 国内现状22 汽车导航系统相关理论42.1 GPS及组成42.2 GPS定位原理82.3 NMEA-0183标准92.4嵌入式系统142.4.1嵌入式系统的概述142.4.2嵌入式处理器142.5 Clinux182.6 Windows CE182.7 EVC和eSupermap193 GPS汽车导航系统总体框架设计213.1 总体设计213.2 硬件规划213.3 软件规划224 功能模块设计244.1 主控模块244.2 G

12、PS模块254.2.1 GP4020254.2.2 GPS接收机274.2.3 USB接口314.2.4 Flash ROM 接口314.2.5 RAM接口324.2.6 JTAG接口334.2.7 RS232串口335 软件模块设计355.1 电子地图设计355.1.1 电子地图匹配355.1.2 电子地图操作与实现365.2 BootLoader设计375.3 操作系统375.3.1 ARM7TDMI处理器操作系统385.3.2 S3C2440处理器操作系统385.4 相关处理器软件设计415.4.1 ARM7TDMI主程序设计415.4.2 S3C2440处理器软件设计426 结论44参

13、考文献45致谢48第II页 共页1绪论1.1 研究背景及意义导航的概念最早起源于航海，起初只是用来引导船只安全航行。从几千年前，人们就开始对导航技术进行了大量的研究，计里鼓车和指南车的出现都是人类在导航技术方面探索的结果，中国古代四大发明之一的指南针，也是最早古代出现的导航设备 杨继先，张树霞导航基础哈尔滨：哈尔滨传播工程学院出版社M，1998。随着科技的不断发展，在全球范围内，城市建设加快、汽车拥有率提高、道路扩展、交通系统日益复杂，汽车工业与电子工业的不断发展, 使电子技术在现代汽车上的应用越来越广泛。随着新能源的开发和利用、汽车工业低碳化的生产，汽车电子技术正趋向于环保、安全、信息化方向

14、发展。信息化、智能化、网络化被公认为汽车电子产品发展的主要趋势。导航产业也随着这些因素的影响而兴起和不断发展，特别是在欧美市场车载导航产品需求持续攀升，众多厂商纷纷投入车载导航产品生产行列。进入2011年，中国GPS市场竞争更加激烈，竞争焦点由价格向品牌、服务转移的趋势更加明显。这也意味着中国GPS市场正进入发展的拐点期，未来的汽车导航市场将有一个可以预见的良好前景。但在我国，大部分车辆都还没有配装GPS导航定位系统，能够配备包含诸多功能及丰富信息的导航电子地图仍为数不多，技术上差距较大，各种GPS产品的质量良莠不分，价格参差不齐 张国锋.信息化、智能化、网络化汽车电子发展缺一不可J.汽车零部

15、件，2009,11：1923 。因此, 我国必须在较短的时间内开发出具有自主知识产权的导航应用系统并实现产业化，这对提高我国在汽车自导航应用中自主创新能力、实现各类车辆的有效指挥、控制和管理、人们日常出行提供便利的交通信息和地理引导以及国名经济都有着同样的重要意义。1.2 国内外汽车导航发展现状1.2.1 国外现状在国外，GPS导航系统研究起步较早，应用也十分广泛。美国在在20世纪中期就引入了一种具有无线路径引导功能的导航系统，有利的控制和疏导了交通。到了90年代，又实施了面向新世纪的新一代交通智能方案，从根本上解决了交通中的各种问题，减少了事故事发率，降低了能源浪费，提高了工作效率。日本从20世纪70年代初开始，就相继实施、完成了“动态路径诱导系统”，“