基于arm的gps定位信息顯示器的軟件設計(已修改)

　

【正文】 摘要摘要隨著計算機技術，微電子技術和網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術是電子產(chǎn)品設計領域最為熱門的技術之一。在消費電子、網(wǎng)絡通信、工業(yè)控制等諸多領域得到了廣泛的應用。ARM處理器是目前公認的領先的32位嵌入式RSIC微處理器，已成為許多行業(yè)嵌入式解決方案的RISC標準。ARM技術以低功耗，低成本、體積小等諸多優(yōu)點在嵌入式領域獲得更廣泛的應用。GPS是以衛(wèi)星為基礎的無線導航定位系統(tǒng)。它具有全能性（陸地、海洋、航空和航天）、全球性、全天候、連續(xù)性和實時性的導航、定位和定時的功能，能為用戶提供精密的三維坐標、速度和時間。本設計將闡述LPC2292的啟動程序、串口UART0通訊程序、I2C通訊程序和GPS數(shù)據(jù)解碼程序,重點介紹LPC2292串口UART0、I2C部件和NMEA0813協(xié)議，在LCD顯示方面介紹如何使用ZLG/GUI編寫菜單界面, 本軟件能正確的對GPS信息進行解碼，并在液晶上顯示。關鍵詞： LPC2292 、 GPS接收器 、 I2C 、 NMEA0813協(xié)議 I Abstract AbstractWith the development of the puter technology ,microelectronics and network technology, embedded system is one of the most popular technology of the field of electronic product system is adopted in the fields of consumer electronics, network munication, industrial control and so on. ARM processor is a kind of advance 32bit microprocessor embedded RISC, it have beed embedded RISC stardard of solution for many industries. ARM technology have lowpower, lowcost, small size and many other advantages, so it applied in the field of embedded system widely.GPS is a Wireless navigation and positioning system based on has the function of omnipotent (terrestrial, marine, aviation and aerospace), a global, allweather, continuity and attachment of navigation, positioning and timing,it can provide for the customer Sophisticated threedimensional coordinates, speed and time.This article expo und that how to program for 2292Bootloader、serial UART0 muni cation、I2C munication .And GPS data decode，and introduce LPC 2292 emphasis on serial UART0 、I2C and NMEA0813 protocol,and introduce how to use ZLG/GUI program menu interface in the part of lcd display. This software can decode GPS data accuracy and display on the LCD.Keyword: LPC2292 、 GPS receiver 、 I2C 、 NMEA0813 protocol II 目錄 目錄緒論 12 總體方案設計 2 設計任務 2 硬件設計 2 軟件設計 33 各模塊程序設計 5 Bootloader代碼 5 初始化中斷向量 6 初始化外部總線控制器 7 堆棧初始化 8 目標板初始化 9 移殖μCOSⅡ到LPC2292 12 13 15 15 中斷及時鐘節(jié)拍 17 信息解碼程序設計 18 NMEA0183的協(xié)議標準 18 GPS數(shù)據(jù)結構的定義 20 GPS信息解碼程序設計 23 串口驅(qū)動程序 23 串口結構圖 23 串口的初始化 24 串口接收數(shù)據(jù)程序設計 25 鍵盤處理程序 27 I2C總線 27 I2C總線速度的配置 34 ZLG7290 34 液晶顯示程序的設計 364 軟件的調(diào)試 38 軟件調(diào)試流程 38 調(diào)試結果 38結束語 39致謝 40參考文獻 41附錄 42III廣西工學院2008屆畢業(yè)設計 基于ARM的GPS定位信息顯示器的軟件設計 緒論GPS衛(wèi)星導航定位技術是現(xiàn)代信息通信領域中一門新興的技術。GPS系統(tǒng)的空間部分由24顆衛(wèi)星組成，均勻分布在6個軌道面上，地面高度為20200公里，軌道傾角為55度，扁心率約為0，周期約為12小時，衛(wèi)星向地面發(fā)射兩個波段的載波信號，（L1波段）（L2 波段），衛(wèi)星上安裝了精度很高的原子鐘，以確保頻率的穩(wěn)定性，在載波上調(diào)制有表示衛(wèi)星位置的廣播星歷，用于測距的C/A碼和P碼，以及其它系統(tǒng)信息，能在全球范圍內(nèi)向任意多用戶提供高精度的、全天候的、連續(xù)的、實時的三維測速、三維定位和授時。GPS系統(tǒng)的控制部分由設在美國本土的5個監(jiān)控站組成，這些監(jiān)控站不間斷地對GPS衛(wèi)星進行觀測，并將計算和預報的信息由注入站對衛(wèi)星信息更新。GPS系統(tǒng)的用戶是非常隱蔽的，它是一種單程系統(tǒng)，用戶只接收而不必發(fā)射信號，因此用戶的數(shù)量也是不受限制的。目前，中國衛(wèi)星導航技術應用領域十分廣闊，傳統(tǒng)測量應用及軍工相關應用的比例在逐年下降，應用已滲透到許多嶄新的行業(yè)。通信行業(yè)用GPS做時間同步測控；電力、有線電視、城市地下管道采用GPS布設線路；交通、運輸部門用GPS等相關集成技術營建ITS系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)；公安、銀行、醫(yī)療、消防等用GPS營建緊急救援或報警系統(tǒng)；汽車、船舶用GPS導航；GIS數(shù)據(jù)提供商用GPS采集地理信息相關數(shù)據(jù)，并提供位置信息相關服務（LBS）；廣播電視行業(yè)用GPS與羅盤制造衛(wèi)星電視定向接收天線；電子商務領域，GPS甚至應用于CRM客戶管理和物流配送體系中；而電腦制造商、通訊設備商正在推動通訊、電腦、GPS一體化的各類移動信息終端應用。現(xiàn)實的應用已經(jīng)使衛(wèi)星導航技術從專業(yè)化領域走向了大眾化應用的廣闊前景，這也使得衛(wèi)星導航技術逐漸成為通信、互聯(lián)網(wǎng)之后的第三個IT新增長點。中國衛(wèi)星導航產(chǎn)品與服務一直呈現(xiàn)強勁增長的勢頭。據(jù)有關部門統(tǒng)計，GPS接收機相關產(chǎn)品的擁有量8萬臺左右，航海型約有5萬臺左右，應用數(shù)量最多；車載型以每年200%的速度遞增，發(fā)展最快；手持型各類個人消費終端產(chǎn)品形態(tài)極為豐富，最具誘惑力。本設計主要研究對基于NMEA0813協(xié)議的GPS信息解碼程序的設計，程序可以對RMC(推薦定位信息)、GGA(固定數(shù)據(jù)輸出信息)、GSA(當前衛(wèi)星信息)進行精確的解碼,并能在液晶顯示器顯示經(jīng)度、緯度、日期、時間等信息。52廣西工學院2008屆畢業(yè)設計 基于ARM的GPS定位信息顯示器的軟件設計 2 總體方案設計 設計任務本軟件設計的所需完成的任務是：(1) 通過編寫GPS信息解碼程序，能對GPS信息進行正確的解碼；(2) 通過移值ZLG/GUI，設計菜單操作界面,方便用戶操作，并顯示詳細的GPS信息。 硬件設計本設計要求微處理器能提供串口接收GPS模塊輸出的信息,并有較強的運算能力及高的處理速度使得菜單界面顯示效果好。目前,ARM所提供的16/32位嵌入式RISC內(nèi)核主要有以下幾個系列產(chǎn)品：ARMARMARM10E、ARM11和SecurCore、StrongARM和Xscale等。ARM7TMDI屬于低端的ARM處理器,其最高主頻可達130MIPS(Million Instructions Per Second)，高速的運算能力能勝任絕大多數(shù)復雜的應用。本次設計采用LPC2292作為微處理器，其最高主頻為60 MH z,足以勝任本次設計任務,LPC2292有256kB片內(nèi)Flash，為本次設計提供了足夠的程序存儲空間，可以不用擴展外部Flash。雖然LPC2292有16kB的片內(nèi)RAM,但是仍然不夠用,因為本設計所移植的uCOS_II操作系統(tǒng)和ZLG/GUI共生成了7kB多的Data，必須為每一個任務分配足夠的堆棧空間和聲明存放GPS信息的數(shù)組，加上定義必要的變量將增加大約6kB的Data，使16kB的RAM剩余不多。考慮到以后能容易的添加新的功能，本設計采用外部RAM儲存程序變量，具體芯片選用高速訪問時間達10ns、高性能和低功耗的IS61LV25616AL,該芯片是美國ISSI公司生產(chǎn)的SRAM(靜態(tài)RAM),存儲容量是512kB,這為以后擴展功能提供極大的發(fā)揮余地。本設計采用ZLG7290作為鍵盤接口，ZLG7290是標準的I2C接口器件，只使用三個LPC2292的I/O口，其中有兩個是I2C引腳SDA、SCL,另外一個引腳是外部中斷EINT3,這樣就可以節(jié)省I/O口又可以擴展多達64個引腳ZLG7290可以自動消除抖動，其中有8只可以作為功能鍵使用。另外ZLG7290內(nèi)部還設置有連擊計數(shù)器，能夠使某鍵按下后不松手而連續(xù)有效。在液晶方面可以選用點陣圖形的單色液晶,也可以選用STN或者更高級別的液晶,但價格昂貴。本設計采用SMG240128A作為顯示器,就可以滿足設計要求。LPC2292 UART GPS Model ZLG7290 SMG240128 IS61LV25616AL 電源 Key 總體硬件框圖 軟件設計本設計采用μCOSⅡ?qū)崟r操作系統(tǒng)實現(xiàn),該操作系統(tǒng)的優(yōu)點是提高處理事件的實時性。本設計共建立3個任務,分別為TaskA、TaskB、TaskC。其中TaskA為起始任務,其優(yōu)先級最高,在TaskA中建立TaskB、TaskC。TaskB是顯示GPS信息任務，TaskC是鍵盤檢測任務。TaskB獲取鍵盤的方法是,先建立郵箱havenewkey,并等待郵箱havenewkey,TaskC檢測到按鍵按下時發(fā)出郵箱havenewkey,之后當執(zhí)行任務TaskB時通過郵箱havenewkey獲取按鍵值。程序由7部分組成：Bootloader、GPS信息解碼程序、串口中斷服務程序、讀按鍵值程序、ZLG/GUI、μCOSⅡ和主程序，下面將闡述其中幾部分程序的設計方法。啟動初始化顯示開機界面鍵盤檢測啟動接收GPS信息使能串口中斷對接收到的信息進行解碼并顯示信息等待郵箱（20個時鐘節(jié)拍）Havenewkey退出接收信息xinGPSxinxYN顯示GPS簡介YYN建立任務TaskA任務調(diào)度在TaskA中建立任務TaskB、TaskC, 延時60個時鐘節(jié)拍運行任務TaskB無限期等待郵箱Havenewkey無限期等待郵箱Havenewkey運行任務TaskC按鍵有效發(fā)出郵箱HavenewkeyN延時6個時鐘節(jié)拍` 主程序流程圖3 各模塊程序設計 Bootloader代碼Bootloader代碼(啟動代碼)是嵌入式系統(tǒng)中應用程序的開頭部分，它與應用程序一起固化在ROM中，并首先在系統(tǒng)上運行。Bootloader代碼是嵌入式程序的重要組成部分，好的Bootloader代碼是系統(tǒng)能夠正常工作的前提。設置存儲器控制寄存器設置系統(tǒng)各部分時鐘 設置存儲器加速模塊 進入主程序 初始化各