最新基于arm的gps導航定位系統設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 率高；面向特定應用，可根據需要靈活定制。嵌入式系統的硬件和軟件都必須高效率地設計，去除冗余，力爭在同樣的硅片面積上實現更高的性能，這樣才能在具體應用中對處理器的選擇更具有競爭力。 Windows CE 嵌入式操作系統Microsoft Windows CE是一個開放的、可裁減的、32位的實時嵌入式窗口操作系統，目前我們使用的版本是Windows CE 。它具有可靠性好、實時性高、內核體積小等特點，被廣泛應用于工業控制、信息家電、移動通信、汽車電子、個人電子消費品等各個領域。Windows CE的設計目標(1)模塊化和小內存占用 Windows CE被分為一些不同的模塊，其中內核(Kernel)、圖形窗口事件子系統(GWES)、文件系統和通信 (Communication)模塊是4個主要模塊。每個模塊進一步被劃分為更小的組件，每個組件代表模塊的一種特征。典型的Windows CE設備只有8到32MB 的ROM，而 Windows CE的最小內核只有500KB，最小內核不僅可以處理進程、線程、同步對象等操作系統對象，而且也可以讀／寫文件、注冊表和系統數據庫。(2)強大的實時性能力Windows CE強大的中斷和線程調度機制和內核操作系統服務保證它為一個硬實時操作系統。根據測試，在一個主頻為200MHz的參考系統中，Windows CE的實時性最小可 江蘇科技大學本科畢業設計（論文） 8以達到4060us。(3)強大的開發工具支持Platform Builder是Windows CE操作系統的開發工具，它集成了一個完全的IDE接口，使平臺設計者可以完全在IDE中快速創建、調試和部署windows CE操作系統。Windows CE使用與windows95／98／NT／2022相同的WiIl32編程模型，是WiIl32API的一個子集。開發人員可以方便的使用Microsoft Embedded Visual C++以及Visual 于Windows CE的應用程序。Windows CE開發工具集成的模擬器允許開發人員不依賴于目標硬件在開發工作站上完成操作系統和應用程序的開發、調試和部署，大大加速了開發迸程。 Windows CE 系統框架Windows CE 為一種分層結構，從底層向上分別為硬件層、 OEM層、操作系統層和應用層。這種層次性的結構試圖盡量將硬件和軟件、操作系統和應用程序隔離開，以便于實現系統的移植，便于進行硬件、驅動程序、操作系統和應用程序等開發人員分工合作、并行開發。(1)硬件層硬件層是指由CPU、存儲器、I，O端口、擴展板卡等組成的嵌入式硬件系統，是Windows CE操作系統必不可少的載體。(2)OEM層OEM層主要由CSP代碼和BSP 代碼組成，其中CSP支持不同的微處理器體系結構，而BSP 支持不同的微處理器擴展和外設，它由Boot Loader、OAL和驅動程序代碼組成。(3) 操作系統層操作系統層既要為下層OEM層提供接口和服務，也要為上層的應用程序提供服務于應用程序編程接口，操作系統層主要有以下模塊：核心、Core DLL、對象存儲模塊、多媒體技術模塊、圖形窗口和時間系統模塊、設備管理器模塊、通信服務與網絡模塊、應用和服務開發模塊(4) 應用層應用層是在操作系統提供的Win32 API的基礎上，由Wn32 API構建的應用程序組成。一部分是由Windows CE提供的應用程序，另一部分是用戶根據自身設備需要定制開發的應用程序。 江蘇科技大學本科畢業設計（論文） 9 嵌入式軟件平臺開發 Boot Loader 開發Boot Loader是在操作系統內核運行之前運行的一段小程序，通過這段程序，可以初始化硬件設備、建立系統的內存空間映射圖，從而將系統的軟硬件環境帶到一個已知的狀態，以便為最終的調用操作系統內核準備好正確的環境，開發步驟如下：(1)創建編譯環境Platform Builder集成開發環境提供了命令行編譯殼用來編譯Eboot源代碼。打開命令提示符窗口，首先設置_WINCEROOT環境變量：set_WINCEROUT=DRIVE:\wince50；其中DRIVE:\為用戶的WinCE 安裝目錄，然后進入目錄：cd%_WINCEROOT%\public\mon\oak\misc: 運行 。 為批處理命令，為特定的開發準備環境變量；輸入命令：Sysgen；這個命令將創建Boot Loader需要的靜態庫。(2)實現 Startup 函數Startup函數是Boot Loader的入口代碼，是CPU最先執行的代碼也是最先編寫的源代碼，其主要完成CPU的初始化工作。(3)實現Main函數Main函數由Boot Loader的Starup函數調用,而Main函數接著調用Blmon庫中的BootloaderMain函數。在%_WINCEROOT%\Platform\smdk2410\Src\Bootloader\文件，并添加代碼如下：void main(void){ Bootloader Main()。 SpinForever()。}完成以上功能之后，BootLoader 將跳轉到主代碼中執行，主代碼包括對嵌入式開發平臺的控制和下載Windows CE內核文件等功能。一般 OEM啟動代碼都是用匯編編寫， 江蘇科技大學本科畢業設計（論文） 10而主代碼一般用C語言編寫，它負責其它所有任務，在執行的同時還能夠將執行的相關信息顯示在屏幕上。(4)配置文件編寫Platform Build集成環境下需要編寫配置文件輔助開發 Eboot，配置文件包括sources文件、makefile 。source文件和makefile文件用于控制Boot Loader的編譯操作，makefile文件驅動編譯過程，而編譯信息來自于source文件。 ，在編譯工具確定要編譯的源文件的時候，它設置一個內部環境變量。調用編譯器、鏈接器和其他工具。通過Malcefile ． def文件中定義的規則，編譯工具編譯源文件中特定的源代碼并且鏈接任何目標模塊。 .bib文件可以定義操作系統鏡像要加載的模塊文件，細化物理存儲的空間分配，詳細描述了Boot Loader所使用的內存布局。 OAL 開發OAL是 Windows CE內核與目標硬件之間的一個代碼層，主要來處理內核與目標硬件設備之間的通信。下面結合S3C2410 的BSP中的具體代碼對OAL進行分析。 (1)Starup函數Boot Loader和OAL 中均包含Startup函數。它的功能大致相同，都是要初始化最小硬件環境，Boot Loader是在為自己的執行準備硬件環境， 0AL則是為kemel的執行準備硬件環境。如果可以確定這一硬件部分Boot Loader己經初始化過，則在 OAL中不必重復。(2)OEMInit函數 OEMInit函數由內核初始化函數調用，它的最小任務是設置在 Startup中沒有進行初始化的其余硬件并注冊中斷，并可以添加附加代碼來初始化可選的函數指針和可選得變量來加強系統的功能。OEMInit主要完成以下功能：初始化中斷、初始化總線信息、啟動KITL 、初始化電源管理、初始化可編程中斷控制器、初始化時鐘、初始化內存。(3)內核輸入/ 輸出內核的輸入／輸出函數指OEMloControl函數。當設備驅動程序或應用程序調用KenelloControl函數并傳遞一個 IOCTL時，Windows CE內核會依次調用OEMIoControl函數，0EMIoControl函數允許設備驅動程序或應用程序與內核模式的OAL代碼進行通信。 江蘇科技大學本科畢業設計（論文） 11(4)中斷處理Windows CE的中斷實際上是由兩部分ISR和IST組成的。其中IST包含在驅動程序中，而ISR包含在 OAL層中。所以要想支持一個硬件發生中斷的話，首先必須從OAL層為其作好準備，一般分兩步完成：一是創建中斷標識符，二是創建并注冊ISR。 (5)調試串口Windows CE設置了一個默認的串口作為調試信息的輸出，用戶通過調試命令打印調試信息的時候，WinCE系統就將此打印信息從默認的調試串口輸出。注意 Windows CE下默認的調試串口與串口驅動不是一個概念，即便是默認的調試串口能用的話，也不能說明它的驅動己經做好了，只能說它能發送Win CE的調試數據 Windows CE 內核定制本課題是通過 Platform (簡稱 PB)軟件來定制 WINCE 操作系統的。在定制系統之前，首先應安裝主板支持軟件包（BSP） ，它是一個包括啟動程序、OEM 適配層程序（OAL ） 、標準開發板（SDB）和相關硬件設備的驅動程序的軟件包。一般由開發板廠家提供，然后根據自己需要進行修改。用 PB 創建一個操作系統主要分成生成新平臺、定制平臺生成映像文件、下載平臺3 部分。(1)生成新平臺 啟動 PB,在 File 中選擇 NEW Platform，根據向導依次選擇 BSP，選擇平臺的應用程序和媒體，選擇平臺的網絡和通信，最后點擊完成。這樣一個新的平臺就生成了。(2)定制平臺生成映像文件 同樣是在 PB 環境中定制平臺。將前面安裝好的 BSP 中的驅動程序加到平臺中，在本課題設計中，需要加入的驅動有：MFC ，Standard SDK for Windows ,FAT 文件存儲系統。在此過程中，可以將自己寫好的驅動程序和應用程序，通過編寫 Windows CE Compo(CEC)文件，生成新的 BSP，加入到要定制的平臺中去。 完成定制之后，運行 Build 中的 Generate Platform Headers,通過后在運行 Build 中的Build Platform,編譯通過后運行 Make Image，生成映像文件。此文件名稱為 ，這就是我們最終需要的燒寫文件。在此過程中，很重要一步就是生成 SDK(軟件開發工具包) 。(3)下載平臺 江蘇科技大學本科畢業設計（論文） 12得到燒寫文件 后，就要將它下載到我們的開發板中去。 WIN CE 系統的燒寫分為兩部分文件燒寫：Bootloader 和 。 ARM 技術介紹ARM既可以認為是一個公司的名字，也可以認為是對一類微處理器的通稱，還可以認為是一種技術的名字。ARM公司自1990年11月在英國劍橋成立以來，在32位RISC CPU開發領域不斷取得突破。目前，ARM 公司提供七個處理器核系列：ARMAEM9 、ARM9E、ARM10E、ARM11 、SecurCore以及Cortex 。ARM 技術已遍及工業控制、消費類電子產品、通訊系統網絡系統、無線系統等各類市場，并逐步滲入到我們生活的各個方面r。ARM公司一直以IP 的身份向各大半導體制造出售只是產權，而自己不介入芯片的生產和銷售，加上其設計的芯片具有低功耗、成本低、高性能、高效率等顯著優點，因此獲得眾多半導體廠家和整機廠商的32位RISC嵌入式市場。世界各大半導體生產商從ARM公司購買其設計的ARM微處理器核，根據各自不同的應用領域，假如適當的外圍電路，從而形成自己的ARM微處理器芯片進入市場。 ARM 處理器的體系結構(1)RISC體系結構RISC體系結構是針對傳統的CISC 固有的缺點提出來的。經過大量的研究和分析，發現在CISC的指令集中大概有20%的指令被反復調用，使用量約占整個程序的80%；而有80% 左右的指令則很少使用，其使用量約占整個程序的20%。RISC體系結構并非簡單地減少指令，而是使其更加簡單合理，提高運算速度。RISC結構優先選取使用頻率較高的簡單指令，避免復雜指令：將指令長度固定，指令格式和尋址方式種類減少；以邏輯控制為主，不用或少用微碼控制；RISC指令集能使流水線處理器更有效地執行，還能使編譯器使編譯器生成更優化的代碼。(2)ARM/Thumb雙指令集ARM微處理器同時支持ARM指令集和Thumb指令集。ARM指令集32位的指令集，把