基于ARM的航迹仪控制器设计

摘要

航迹仪是船舶远洋、航海作业过程中的重要设备。本文系统研究了航迹仪的工作原理、系统构成,提出了系统的总体结构,并选择了软硬件平台。采用ARM-Linux嵌入式开发平台,针对传统航迹仪的优缺点,将传统航迹仪改进、升级。在总体设计部分,对航迹仪进行了功能需求分析,航迹仪要实现纸海图位置拾取、航迹标绘、网络通讯、屏幕显示等功能;提出了解决方案,将航迹仪分为电源模块、数字化模块、绘图机箱、航迹仪控制器等几个模块;对各个模块进行逐一细化、分析,提出了各个模块的解决方法,为硬件部分开发和软件部分开发提供了依据,其中电源模块给其他模块供电,数字化模块主要实现纸海图坐标拾取功能,绘图机箱是航迹仪实现航迹标绘功能的执行机构,航迹仪控制器是本设计的工作重点也是航迹仪的核心部件,实现信息处理、网络通讯、人机交互、航迹标绘等功能。在硬件部分,根据各项指标进行了最小系统(核心板)选型,扩展板设计,解决了电源电路、串口电路、网络通讯、步进电机、液晶屏的硬件接口电路设计。在软件部分,实现了交叉编译链的建立,完成了嵌入式Linux系统在ARM上的移植;编写串口驱动,并应用RS232标准,实现了航迹仪串口通讯;编写网络芯片驱动,应用TCP/IP中的LIDP协议,实现了航迹仪与导航网络之间的网络通讯功能;通过定时计数器控制步进电机,实现航迹标绘;对图形编辑器Qt进行了系统分析,完成了Qt中的信号实现、对话框实现以及窗口布局实现,为后续航迹仪人机交互界面的实现奠定了基础。在系统调试部分,使用串口调试工具对串口通讯进行测试;使用网络接收模拟器对航迹仪网络通讯进行测试;通过制定纸海图的标绘测试航迹仪的标绘精度;最后,使用QT图形编辑器编写出一个功能丰富、使用简单、稳定可靠的人机交互界面,航迹仪满足论文设计要求,能够实现纸海图位置拾取、航迹标绘、网络通讯、屏幕显示等功能。