嵌入式系统大作业.docx

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1、伊犁师范学院电信学院式大作业入嵌题目：嵌入式GPS车载导航系统设计班级：电信092学号：姓名：董涵日期：2023-12-23车载GPS导航系统的设计一背景：1.1 产品介绍：随着汽车的全面普及化，车载导航仪也已经成为了应用得非常广的一款产品。导航软件和地图数据还在不断开展和更新版本，引进卫星导航定位技术，应用于车载GPS导航。能为驾驶者提供精准、实时的道路信息。1.2 市场己有设备的介绍(1)国际领先GPS导航仪品牌：Ahada(艾航达)源自美国硅谷。Ahada(艾航达)专注于开展先进的GPS卫星导航便携式设备供给商，公司产品线涉及便携式导航、GPS导航及个人手持导航装置等全系列GPS便携产品

2、。(2)任我游N510是一款高性能GPS,与其它GPS不同的是，具有声控导航功能，其改变了以往车载GPS必须使用双手去操作的模式，用户只需要简简单单的说出目的地，GPS系统就会用最快的时间为您选出最近的路径，使用更加方便，也大大增加了驾车的平安性。(3)ZT510正面是5寸高清触摸液晶显示屏，反而是磨砂材质外壳，外观简洁大方，操作简单。此款导航仪内置了拥有庞大用户群体的正版凯立德地图，同时还内置了正版善领DSA预警软件，是一款聚3D实景导航、流动测速、固定测速为一体的多功能导航仪。1.3设计原因：为什么选择此题目的原因?意义？最近几年，汽车的数量在我国增持较快，开车的人越来越多，随着旅游业的蓬

3、勃开展，交通道路的修建,是得越来越多的人需要CPS导航系统，CPS导航系统不仅仅是一款电子地图设备，它更多的是扮演保证人们平安出行的工具。随着人们经济根底增强，平安意识增强的根底上，很多人都会选择车载GPS导航设备，所以制造功能强大，价格低廉的车载GPS导航设备是有很大市场和开展前景的。由于导航仪投入小,外壳模块、芯片等材料市场供给量大,这也是我选择设计车载GPS导航设备的理由。导航软件和地图数据还在不断开展和更新版本，车载GPS导航系统系列产品品种和类型很多，但不能完全能够满足不同用户的需求。所以我想设计一款内置四维地图系统，能提供准确无误的全3D实景导航，并附带全国沿途咨询。其还具有视频、

4、音乐播放等娱乐功能。二.需求分析2.1产品的硬件组成（型号、类型、电气特性、选择的理由等（文字表达）（1）1处理器：S3C2440A400MHz,S3C2440A是三星公司生产推出的基于ARM920T的32位RISC嵌入式微处理器，S3C2440A采用了ARM920T的内核，0.13Um的CMoS标准宏单元和存储器单元。功能：为手持设备和通用嵌入式应用提供片上系统解决方案。加强的ARM体系结构MMU用于支持WinCE,EPoC32和LinUX为手持设备和通用嵌入式应用提供片上系统解决方案。16/32位RlSC体系结构和ARM920T内核强大的指令集，采用高速指令LCache,高速数据D-Cac

5、he,写缓冲器和物理地址TAGRAM以减少主存带宽和响应速度带来的影响。采用ARM920TCPU内核支持ARM调试体系结构。（2）储存模块：SDRAM,K4M561633-75,64MByteNandFLASH,K9F1208G64MByte同步动态随机存储器，工作需要同步时钟，内部的命令的发送与数据的传输都以它为基准；存储阵列需要不断的刷新来保证数据不丧失；数据不是线性依次存储，而是自由指定地址进行数据读写。NandFlash是新型Flash存储器，地址采用同一总线，实现串行读取。芯片尺寸小，引脚少。K9F1280是三星公司生产的一款FIaSh芯片。功能：NandFIaSh是新型FlaSh存

6、储器，设和数据存储和文字存储，作为固态存储介质。（3）音频模块：PHILIPS公司的UDA1341TS是一块功能强大的专用语音处理芯片。本设计使用的AT91RM9200处理器具有一个HS音频接口，此接口采用DMA方式传输数据。用DMA接口传输数据，不仅可以降低CPU负担，还可以节省系统的软件设计时间，降低编程难度。功能：片集语音放大、滤波、采样、A/D和D/A转换等功能于一体，并且能进行数字语音处理。由DMA控制器取代CPU,获得总线控制权，从而实现内存与外设或者内存之间的不同区域之间大量数据的快速传输。不需要再额外增加专门的A/D和D/A器件。能实现语音的A/D和D/A等预处理。（4）显示模

7、块：CH7005,是薄膜晶体有源阵列显示器。一个LCD控制器，液晶显示屏。功能：具有双通道DMA通道。编码像素点是16位。色彩复原性好，显示清晰。（5）GPS模块;GPSlO50,使用台湾久元电子生产的，体积小，性能高，功耗小，有串行接口。功能：GPS接收器的控制功能由微处理器或微控制器来实现，此GPS接收器产品常用ARM7作为核心。（6）电源模块，该系统需要5V直流稳压电源为CH7005供电，1.25V直流电源为CPU供电。功能：内部具有电压转换功能，为CPU,GPS,显示模块，储存模块供电。2.2产品核心功能：1）地图查询，可以在操作终端上搜索你要去的目的地位置。2）可以记录你常要去的地方

8、的位置信息，并保存下来，也和可以和别人共享这些位置信息。模糊的查询你附件或某个位置附近的如加油站，宾馆、取款机等信息。3）路线规划，GPS导航系统会根据你设定的起始点和目的地，自动规划一条线路。规划线路可以设定是否要经过某些途径点。规划线路可以设定是否避开高速等功能。4）自动导航，语音导航：用语音提前向驾驶者提供路口转向，导航系统状况等行车信息。导航中最重要的一个功能，使你无需观看操作终端，通过语音提示就可以平安到达目的地。画面导航：在操作终端上，会显示地图，以及车子现在的位置，行车速度，目的地的距离，规划的路线提示，路口转向提示的行车信息。5）重新规划线路：当你没有按规划的线路行驶，或者走错

9、路口时候，GPS导航系统会根据你现在的位置，为你重新规划一条新的到达目的地的线路。三.硬件设计3.1 硬件组成框图（结构图）硬件组成框图3.2 各硬件引脚图（主要引脚或逻辑组成）及引脚功能描述（工作原理（至少包括内存、输入、输出、网络）（1）处理器：S3C2440A处理器：S3C2440AS3C2440A可以直接和CMOS图像传感器OV9650连接,如图2所示。OV9650的PWDN引脚与S3C2440A的GPG12引脚相连，这样可以控制OV9650的工作状态。当无须采集图像时，将GPG12输出高电平，OV9650芯片处于掉电模式,节省电能消耗。OV9650可输出YCbCr,RGB两种格式的数

10、据，当输出YCbCr格式时，要用到数据线的D2D9;当输出RGB格式时，那么需要用数据线DOD9。本文采用YCbCr格式，数据线D2D9与S3C2440A的CAMDATAoCAMDATA7相连。S3C2440A数据总线DATA0DATAl5与芯片的SD0SD15连接;地址线ADDR2与芯片的CMD连接;片选线nGCS3与芯片nCS的相连;9号外中断与芯片的INT相连(2)储存模块K4M561633G-75芯片SDRAM,SDRAM中K4M561633G-75是一种容量为4M*16bil的SDRAM的32位内存系统。DQO-DQ15是数据总线引脚，A0A8是地址总线引脚，其中A0A8是复用的，R

11、AO-RA12是行地址，CAO-CA8是歹U地址。寻址空间为4MB。BAO,BAl是地址引脚。CLK是上升沿有效，CKE是时钟信号能使引脚无效时处于省电模式。CLK：时钟信号，为输入信号。SDRAM所有输入信号的逻辑状态都需要通过CLK的上升沿采样确定。CKE:时钟使能信号，为输入信号，高电平有效。CKE信号的用途有两个：一、关闭时钟以进入省电模式；二、进入自刷新状态。CKE无效时，SDRAM内部所有与输入相关的功能模块停止工作。CS-：片选信号，为输入信号，低电平有效。只有当片选信号有效后，SDRAM才能识别控制器发送来的命令。设计时注意上拉。NandFIaSh是新型FIaSh存储器，Nan

12、dFIaSh器件使用复杂的I/O口来串行地存取数据，18个引脚用来传送控制、地址和数据信息。音频模块AT91RM9200AT91RM9200的IIS控制器由5个引脚与外部的音频编解码器相连。这些引脚分别是：系统时钟;位速率时钟(可使用内部或外部时钟源)；字段选择;串行声音输入;串行声音输出。本设计中，UDAl341TS使用的是L3接口，该接口用来控制音频信号的音量大小以及低音等。L3接口有3个信号：L3MODE,L3CLK,L3DATA,将字节写入L3总线存放器。11S总线控制器通过软件控制AT91RM9200的通用VO引脚。(4)显示模块CH7005芯片CH7005需要12C总线向地址4,7

13、,14,13分别顺序写入0x20,0x8c,Ox1b,0x03,CH700芯片的地址为OXEC(5)GPS模块GPSlo50芯片GPS模块;GPSlo50,使用台湾久元电子生产的，体积小，性能高，功耗小，有串行接口。内涵接收天线。安装到车辆上的小型装置，是GPS车载单元的一局部，用来接收卫星所传递的信息。GPS接收器的控制功能由微处理器或微控制器来实现，目前较初阶的GPS接收器产品常用ARM7作为核心，高阶的机种那么会升级到ARM9核心。(6)电源模块电源模块电源模块设计很重要，良好的电源设备可以为系统提供稳定的能量。该系统需要5V,3V,1.25V直流稳压电源，CPU内核需要1.25V直流稳

14、压电源，CH7005芯片需要5V直流稳压电源，汽车提供的是12V直流稳压电源，所以需要电压装换器。经过线性电源变换电路将电压转换为所需电压。四.软件设计，软件（操作系统的选择（原因）应用软件的选择）4.1软件数据设计导航软件中的数据主要是导航地图的空间数据，主要由与导航需求相关的一些信息组成，包括道路网几何形状、道路等级和效劳设施等。软件系统框图4.2 软件系统设计导航软件是以导航数据库为数据根底的。针对导航数据库的操作行为，从功能上将导航软件分为具有导航功能的局部和具有浏览功能的局部。4.3 嵌入式软件设计,该嵌入式系统采用基于WindowsCE的嵌入式车载GPS导航系统的分析、设计及具体实

15、现语音导航模块完成电子地图上车辆行驶动画模拟、行车道路信息提示和语音播报功能。系统导航类CSePathNaVigalor实现行车过程中的道路信息提示。根据GPS接收模块得到的定位点，对地图窗口进行刷新，完成车辆行驶的动画模拟.五.仿真及测试（采用JTAG仿真，预测!仿真结果及分析该产品优缺点）JTAG仿真器也称为JTAG调试器，是通过ARM芯片的JTAG边界扫描口进行调试的设备。JTAG仿真器比拟廉价，连接比拟方便，通过现有的JTAG边界扫描口与ARMCPU核通信，属于完全非插入式（即不使用片上资源）调试，它无需目标存储器，不占用目标系统的任何端口,而这些是驻留监控软件所必需的。另外，由于JT

16、AG调试的目标程序是在目标板上执行，仿真更接近于目标硬件。五、结束语本学期对于嵌入式系统原理及应用开发的学习，出于不感兴趣以及不用功，所以学的不是很好。我设计的是车载GPS导航系统，想的特别好，但实际可实现性差。对于很多专业知识缺乏深刻认识。其中涉及到的很多芯片对其功能及引脚连接不是很清楚。六、参考文献（不少于5篇）【1】韩超陈渝机李明械工业出版社2023-22熊光泽罗蕾科学出版社嵌埋式实时操作系统配置技术的研究.1992-1【3】曾宪云张晶电子工业出版社计算机工程2002-44王峰王韬浙江大学出版社电子技术应用2003-55杨继先哈尔滨传播工程学院出版社导航根底1998-2【6】陈述彭科学出版社GPS测量原理及应