基于嵌入式Linux的车载GPS导航系统设计与实现

摘要

随着后PC时代的到来，嵌入式系统的应用越来越广泛。本文在分析了当前国内外车载GPS导航系统发展状况的基础上，提出以ARM微处理器和嵌入式Linux为系统软硬件开发平台的总体构想，和系统按功能模块的划分思路。文章从硬件和软件两个方面详细讨论了系统的设计与实现。 硬件设计方面，引入了目前先进的ARM微处理器$3C2440A为核心的硬件系统设计方案。在构建了最小系统的基础上，针对导航系统的功能实现，扩充了LCD显示、触摸屏输入和GPS模块等接口电路，并讨论了各模块电路的工作原理和实现方法。 软件开发方面，以嵌入式Linux操作系统为平台。在建立了交叉编译和仿真环境的前提下，首先完成了嵌入式Linux引导加载程序和内核的移植及根文件系统的定制。嵌入式操作系统的硬件依赖性很强，操作系统启动时需要完成包括初始化硬件等一系列的底层工作，需要针对特定的硬件平台进行一系列的移植和定制。之后为车载导航系统的特殊设备开发驱动。为了实时地获取车辆位置等信息，满足车辆定位导航的要求，完成了GPS模块驱动的编写；实现了LCD驱动程序，使得设备拥有一个良好的输出平台。最后，创新地提出“MiniGUI+MGIS”的导航程序开发模式，对MiniGUI系统进行了移植，并重点论述了导航应用程序的设计原理及实现方法。该导航程序不仅具有丰富的功能菜单和按钮，便于使用者操作，而且功能结构模块化设计，利于系统的软件升级。 本文从实际应用出发，为嵌入式Linux在车载GPS导航系统中的应用研究提供了一种新的设计思路。由此设计的系统具有性能稳定、定位准确、人机交互界面友好、操作简单、成本低廉等特点，具有较强的实用参考价值。

目录

文摘

英文文摘

西北工业大学业学位论文知识产权声明书及西北工业大学学位论文原创性声明

第一章绪论

1.1车载导航系统的国内外研究现状及发展趋势

1.2嵌入式系统的概述

1.3课题的研究内容及意义

1.3.1课题的研究背景及意义

1.3.2研究内容及论文章节安排

第二章车载GPS导航系统的总体设计

2.1 GPS定位原理

2.2车载GPS导航系统硬件功能分析

2.3车载GPS导航系统软件框架及开发流程

2.4本章小结

第三章车载GPS导航系统硬件设计

3.1基于ARM的系统核心构成

3.2最小系统电路设计

3.3 LCD显示电路

3.4触摸屏电路

3.5丽台9548—GPS模块接口及连接

3.6本章小结

第四章车载GPS导航系统软件平台构建

4.1嵌入式软件开发平台构成及开发流程

4.1.1交叉编译环境

4.1.2 SkyEye软件仿真环境

4.1.3嵌入式系统软件开发流程

4.2嵌入式Linux的移植

4.2.1嵌入式Linux系统的构成和移植方法

4.2.2系统引导程序Bootloader

4.2.3内核的移植

4.2.4根文件系统制作

4.3本章小结

第五章嵌入式Linux设备驱动开发

5.1 Linux设备驱动程序概述

5.1.1 Linux设备驱动程序的特点和功能

5.1.2 Linux设备驱动程序接口

5.1.3 Linux设备驱动程序模块化

5.1.4嵌入式Linux设备驱动程序开发流程

5.2 GPS模块的驱动程序设计

5.2.1 GPS模块的数据分析

5.2.2 GPS模块驱动程序设计

5.3 LCD驱动程序设计

5.3.1 Linux的帧缓冲设备

5.3.2 LCD控制器

5.3.3 LCD驱动程序开发

5.4本章小结

第六章可视化应用程序设计与实现

6.1嵌入式GUI的特点及构成

6.2 Mini GUI安装与移植

6.2.1 MiniGUI的主要功能特点

6.2.2 MiniGUI的安装

6.2.3 MiniGUI的移植

6.3 MGIS控件编程

6.3.1地理信息系统(GIS)

6.3.2电子地图

6.3.3 MGIS编程

6.4车载GPS电子导航系统应用程序设计

6.4.1系统主窗口的建立

6.4.2导航应用程序设计

6.5本章小结

第七章总结与展望

参考文献

作者攻读硕士学位期间发表的论文

致谢