第一篇：嵌入式系统在车辆导航监控系统中的应用
2017届结课论文
《嵌入式系统原理及应用》
学生姓名 学 号 所属学院 专 业 计算机科学与技术 班 级
塔里木大学教务处制
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目录
摘要.........................................................1 1.嵌入式系统的发展领域.......................................2 2.嵌入式系统在车辆导航监控系统中的发展........................3 3.系统的总体方案.............................................4
3.1相关技术介绍.........................................4 3.2系统的组成...........................................7 3.3车载监控终端.........................................9
3.3.1硬件部分功能...................................9 3.3.2软件部分功能...................................9
4.系统软件组成..............................................10
4.1 Windows CE开发环境的建立...........................10 4.2 Windows CE平台的定制移植...........................11
4.2.1平台配置......................................12 4.2.2 修改平台.....................................13 4.2.3 生成操作系统镜像.............................14 4.2.4 输出平台SDK..................................14 4.3 Windows CE平台应用程序开发工具选择.................15 5.系统硬件组成..............................................15
5.1硬件系统总体结构....................................15 5.2核心板..............................................16 5.3主板各主要模块设计...................................18 6.小结......................................................22 7.心得体会..................................................22 参考文献....................................................23
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嵌入式系统在车辆导航监控系统中的应用
摘 要嵌入式系统(Embedded System)是一种包括硬件和软件的完整的计算机系统，它的定义是：“嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可剪裁，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗有严格要求的专用计算机系统。”嵌入式系统所用的计算机是嵌入到被控对象中的专用微处理器，但是功能比通用计算机专门化，具有通用计算机所不能具备的针对某个方面特别设计的、合适的运算速度、高可靠性和较低比较成本的专用计算机系统。
嵌入式GIS系统是目前GPS定位系统应用的一个热点，发展十分迅速。尽管它的发展历史不长，但是己经引起各方面的广泛关注，有着巨大的市场潜力。以嵌入式GIS系统为核心的智能交通系统(ITS)可以广泛应用于交通调度管理，车辆防盗，物流运输等方面，可以大大提高交通使用率，缓解道路交通拥挤的难题，为国家节约资源，为企业降低成本。
关键词：嵌入式系统 微处理器 计算机系统 嵌入式GIS系统
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1.嵌入式系统的发展领域
1．工业控制：基于嵌入式芯片的工业自动化设备将获得长足的发展，目前已经有大量的8、16、32 位嵌入式微控制器在应用中，网络化是提高生产效率和产品质量、减少人力资源主要途径，如工业过程控制、电力系统、电网安全、石油化工系统。
2．交通管理：在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，嵌入式系统技术已经获得了广泛的应用，内嵌GPS模块，GSM模块的移动定位终端已经在各种运输行业获得了成功的使用。目前GPS设备已经从尖端产品进入了普通百姓的家庭，只需要几千元，就可以随时随地找到你的位置。
3．信息家电：这将称为嵌入式系统最大的应用领域，冰箱、空调等的网络化、智能化将引领人们的生活步入一个崭新的空间。即使你不在家里，也可以通过电话线、网络进行远程控制。在这些设备中，嵌入式系统将大有用武之地。
4．家庭智能管理系统：水、电、煤气表的远程自动抄表，安全防火、防盗系统，其中嵌有的专用控制芯片将代替传统的人工检查，并实现更高，更准确和更安全的性能。目前在服务领域，如远程点菜器等已经体现了嵌入式系统的优势。
5．POS网络及电子商务：公共交通无接触智能卡发行系统，公共电话卡发行系统，自动售货机，各种智能ATM终端将全面走入人们的生活。
6.环境工程与自然：水文资料实时监测，防洪体系及水土质量监测、堤坝安全，地震监测网，实时气象信息网，水源和空气污染监测。在很多环境恶劣，地况复杂的地区，嵌入式系统将实现无人监测。
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这些应用中，可以着重于在控制方面的应用。就远程家电控制而言，除了开发出支持TCP/IP的嵌入式系统之外，家电产品控制协议也需要制订和统一，这需要家电生产厂家来做。同样的道理，所有基于网络的远程控制器件都需要与嵌入式系统之间实现接口，然后再由嵌入式系统来控制并通过网络实现控制。所以，开发和探讨嵌入式系统有着十分重要的意义。
2.嵌入式系统在车辆导航监控系统中的发展
现在我国的车辆导航监控系统主要是建立在GPS/GSM/GPR/CDMA技术整合与运用的基础上，这种科学的管理手段必然会在将来在各个地方各个领域得到广泛的运用。近年来GPS的行业应用快速发展，呈现出与业务结合、多样化发展的特征。车辆导航监控系统方面的研发，为提高各运输企业运营管理效率提供了强有力的保障。主要对车辆导航监控系统中车载终端硬件平台搭建，软件开发环境搭建，车载终端与监控中心通信，车载终端客户端与监控中心服务器应用程序等进行了设计和阐述，实现了车辆导航监控系统的基本功能。
车辆导航监控系统设计由基于嵌入式车载导航终端设计和监控中心上位机平台设计两大部分组成。嵌入式车载导航终端完成的主要功能包括:通过GPS模块接收卫星信号;对接收到的卫星信号进行处理实现车辆的实时定位;通过运行相应的地图软件对车辆进行导航;通过GPRS无线通讯模块向监控中心上位机发送车辆实时信息;接收上位机下传的管理信息，实现接打电话收发短信的功能。监控中心上位机平台主要功能包括:接收嵌入式车载导航终端上传的车辆信息;对相关车辆的位置信息实时显示;对相关车辆进行实时监测和管理;通过数据库对重要信息进行存储。
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3.系统的总体方案
3.1相关技术介绍
(1)GPS技术
GPS即全球定位系统(Global Positioning System)是美国
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抗干扰性好、保密性强。由于GPS系统采用了伪随机噪声码技术，因而GPS卫星所发送的信号具有良好的抗干扰性和保密性。功能多，精度高。GPS可为各类用户连续地提供动态目标的三维位置、三维速度和时间信息。
图1 GPS接收机的基本构成
②GPS定位原理
GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为己知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。
(2)GIS技术
地理信息系统(Geographical Information System，简称GIS)，是20世纪60年代开始迅速发展起来的地理学研究技术，是随着地理科学、计算机技术、遥感技术和信息科学的发展而发展起来多种学科交叉的产物。地理信息系统(GIS)就是一种利用计算机对有关地理、空间位置的数据信息进行存储、处理、查询和显示的计算机支持系统。
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以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力，并能产生高层次的地理信息;由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。
(3)GPRS技术
因为车载终端不可能利用有线方式与外界进行通信，必须要使用一种便捷的方式，而GPRS是目前阶段解决移动通信信息服务的一种较完美方案。
①GPRS简介
GPRS(General Packet Radio Service)为通用分组无线业务的简称，是欧洲电信协会GSM系统中有关分组数据所规定的标准。是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。GPRS充分利用共享无线信道，实现数据终端的高速、远程接入。作为现有GSM网络向
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图2 GPRS系统结构
GGSN是外部分组数据网或分组交换数据网与GPRS核心网之间的网关节点，如果外部网络IP网，GPRS可以看成一个普通的IP路由器，它服务于移动台的所有IP地址，该节点可以包括防火墙和分组过滤机制，另外，GGSN根据移动台的位置，为其指定一个SGSN的接口。
3.2系统的组成
可视化实时监控系统由车载监控终端、无线通信网络、监控中心三部分组成。系统组成结构如图3所示。
(1)车载监控终端
车载监控终端是整个系统的核心，主要分布在各个执法车辆上，提供给用户一个简单的操作界面，以便进行电子地图显示、地理信息查询、实时位置显示、最优路径选择等。同时负责接收GPS卫星定位信息并解算出车辆的位置、速度等信息;采集有关车辆状态信息、报警信息的数据，并把这些数据通过GPRS无线网络，按照通信协议，传送到监控中心;接收并执行来自监控中心的命令等;同时还应具有防盗、报警、远程控制等功能。
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图3系统组成结构
(2)无线通信网络
无线通信网络是连接车载终端与监控中心的纽带，是组成整个系统的关键。为了能保证系统数据传输的准确和通信系统覆盖范围的广泛，并考虑到城市电磁环境的影响，本系统采用了GPRS无线网络传输数据。
(3)监控中心
监控中心由监控计算机和监控软件组成。监控中心平台是以电子地图为基础对数据库的监视和控制的操作平台，具有很方便的信息数据库和电子地图操作功能。监控计算机是一台具有固定IP地址的主机，可接入Internet等外部数据网。监控中心接收车载终端上传的车辆位置、状态等信息，进行相应数据转换处理后，与监控计算机系统上的GIS电子地图进行匹配，并根据需要在电子地图上实时显示车辆位置、状态等信息。
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3.3车载监控终端
车载终端主要分为硬件与软件两大部分，其结构如图4所示。
图4车载终端结构
3.3.1硬件部分功能
(1)车载计算机:是车载终端的核心部件，主要负责与GPS模块、GPRS模块的通信，提供人机交互的接口LCD显示屏及触摸屏，同时支撑嵌入式操作系统所需的底层硬件资源和相关的硬件部件。
(2)GPS模块:主要接收GPS定位导航信息，提供车辆的位置、速度、时间等信息。(3)GPRS模块:主要负责与监控中心的通信。
(4)LCD显示屏及触摸屏:主要是提供人机交互的平台，通过LCD显示屏提供给用户一个简单的友好的界面，触摸屏负责给计算机提供用户的输入命令等。3.3.2软件部分功能
(1)嵌入式操作系统:主要用于对终端的硬件资源进行统一管理及调度，为系统的应用软件提供一个良好的开发环境;为嵌入式地理信息系统(Embedded GIS)提供一个软件平台:提高系统的开发效率。
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(2)地理信息系统:包含以规定的标准化格式存储的电子地图以及与地图有关的信息数据，能够提供地图与信息数据的查询、显示、浏览等服务，支持应用程序的调用。
(3)操作界面:是用户与终端的人机交互接口，用于接受用户的操作指令，把电子地图、定位信息、行驶路线等以直观的显示给用户，并能在电子地图上实时提供车辆的位置。
(4)路径规划:即按一定的条件(如最短行车距离或时间)快速生成从出发点到目的地的最佳行车路线供驾驶员参考。如果能获取实时的交通信息，还能对行驶的路线作及时调整以适应当前交通状况。
(5)定位导航:利用电子地图中的道路信息数据对GPS原始的定位数据进行自动修正，将车辆位置匹配到合适的道路上，同时将匹配的结果显示到电子地图。
(6)信息查询:对用户感兴趣的目标查询，并将查询的结果以醒目的方式显示出来。
4.系统软件组成
4.1 Windows CE开发环境的建立
(1)宿主机硬件平台
嵌入式系统是先进的计算机技术、半导体技术、电子技术以及各种具体应用相结合的产物，是不断创新的新型集成知识系统。由于嵌入式系统资源受限，嵌入式系统的开发一般采用宿主机/目标机模式，经交叉编译生成目标平台上可运行的二进制文件，最后下载到目标平台运行。在进行嵌入式开发前，首先应建立和配置好交叉开发环境。配置和调试Windows CE需要一台高性能开发工作站和一台目标调试设备。
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(2)Microsoft Platform Builder简介
Microsoft Platform Builder(以下简称PB)是微软的一个定制基于Windows CE.net操作系统的嵌入式平台的集成开发环境，如图4.2所示。它提供了供开发人员快速建立基于Windows CE.net的嵌入式系统所需的各种工具。它运行在桌面Windows下，开发人员可以通过交互式的环境来设计和定制内核、选择系统特性，然后进行编译和调试。同时，开发人员可以利用PB来进行驱动程序开发和应用程序项目的开发等。
与其他微软开发工具相似，它包含工作空间(Workspace)，特性目录区(Catalog)，调试窗口价ebug Window)和程序编辑窗口(Edit Window)。在工作空间可以查看所定制Windows CE操作系统所包含的组件，在这里可以为项目添加所需的组件;在编辑窗口可以修改或者编写相应的程序，调试窗口可以反馈调试过程或编译过程中的信息。
4.2 Windows CE平台的定制移植
Windows CE操作系统是基于组件模型的，它由一些基本的操作系统函数和可选函数组成。基本函数应该适合每一个使用Windows CE操作系统的硬件，可选函数则可以依据硬件条件进行选择搭建基于Windows CE操作系统的平台需要完成以下主要工作: 导入和硬件平台相关的.cec文件;利用标准开发向导，根据Windows CE的架构创建一个平台;为特定的目标设备创建一个自引导程序和板级支持包(Board Suport Package);加入BSP文件编译操作系统镜像文件，通过以太网将镜像文件下载到目标设备，并调试平台;平台搭建并调试成功，为平台应用程序开发者导出软件开发工具包((SD殉。使用PB集成开发环境搭建Windows CE操作系统的平台的过程如图6所示。
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图6定制Windows CE操作系统的过程
4.2.1平台配置
包括两部分:系统配置和平台BSP配置，即选择操作系统的基本配置。并为特定的平台选择相应的微处理器和板级支持包BSP(Board Support Packet)，导入和硬件平台相关的.cec文件。
Windows CE.net操作系统核心代码。sdk下按照平台体系结构存放各种开发工具，例如编译器等。others的内容包括MFC, ATL的共享代码、库文件及.net的共享库等。
这一步如果要深入，还有很多细节工作要做。大体上需要在public目录生成自己的操作系统配置包、platform目录中生成自己的平台硬件目录，当然可以先拷贝Microsoft提供的样板，然后进行修改。
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4.2.2 修改平台
这一步充分体现了Windows CE的模块化特征。如图4.3所示，该步的工作主要包括开发驱动程序、创建或添加用户特性以及修改配置文件。
在PB中，定制平台系统的构成以模块的方式进行管理，包括驱动程序，用户可以从开发机已安装的模块集中添加所需的模块，模块集以CEC文件的形式存在。PB集成开发环境的两个工作区:workspace和catalog，分别以直观的方式显示开发人员已经选定的特性列表和操作系统可选特性的一个集合。
该步骤需要修改的配置文件包括:bib文件、reg文件、dat文件、db文件，它们都可以用文本编辑器访问。若主文件名为Common，表示是通用配置文件，若主文件名为Platform，表示是某一个BSP的配置文件，若主文件名是Project，表示是所定制平台的配置文件。修改配置文件可裁减优化WinCE，用户根据需要创建自己的配置文件。
bib文件定义了包含在内核镜像中的文件和模块的名称、加载位置，主要的bib文件有Common.bib, Config.bib, , Platform.bib等。reg注册表文件建立操作系统映象的注册表入口，注册表存储了包括应用程序信息、设备驱动程序的配置、系统配置信息和用户参数等。Platform.reg配置与平台有关的注册表信息，如设备驱动程序入口，Project.reg设置与工程有关的注册表项。db文件是WinCE提供内置的轻量级数据库管理文件，其属性数据库由一张记录表组成，每个记录包含不同的属性信息:标志属性的ID号、类型和值。使用ADOCE可以容易的访问属性数据库，还可使用SQL语句查询信息。dat文件中安排了最终操作系统中文件系统的目录结构，它定义了目录和指定文件位置，当冷启动CE时，filesys.exe用这些数据创建目录、快捷方式。
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4.2.3 生成操作系统镜像
当前两步准备就绪后，就可以生成操作系统镜像文件，然后下载到目标机。下载可以通过串口、并口或网线，具体可以设置PB开发环境和目标机。当开发机PB环境中己准备下载操作系统镜像，目标机启动程序就可以将该镜像下载到目标机。本文采用网线进行下载。下载完毕，如果正常的话，PB中设置的远程服务也会启动起来，如:TargetControl(CES均、Target Messages(CETerm), Debugger和Data Visualization Tools等。
此时，PB中就可以控制目标机中运行的系统，查看、启动或关闭进程等等。同时，PB还提供一系列远程控制工具对目标机中运行的系统进行配置，远程调试器可以很方便对目标机中运行的程序进行调试。由于根据开发的需要，目标机可能要不断更换，而且目标设备和开发用的目乒机硬件配置肯定不一样。在这样的情况下，如果新的目标机采用不同的硬件体系结构，可能会需要开发OEM适配层(OAL), BSP或BootLoader以支持目标机的启动下载。不过，一般的系统开发往往都是以开发基于Windows CE的软件为重点，因此，在选择目标设备时尽量采用PB直接支持的硬件体系结构，如果不能避免，OEM厂商往往会提供Windows CE的这些硬件支持包。
4.2.4 输出平台SDK 前面的工作主要是为了定制能在目标机上正确运行的Windows CE操作系统，这是个不断修改、调试、再修改调试的反反复复的过程。如果最终的Windows CE操作系统符合要求，用户准备在此操作系统之上开发应用的话，就可以输出适合该平台的SDKo这样做的目的是为了方便编写应用程序。生成的SDK很容易安装到其他的编辑器上面。
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例如，可以把自己生成的SDK安装到EVC下面，这样当需要新建一个工程时，定制的SDK就会出现在选择画面中。
4.3 Windows CE平台应用程序开发工具选择
在.NET技术出现之前，微软为Windows CE.net提供了两个开发工具，分别是Embedded Visual C++和Embedded Visual Basic，使用的计算机语言分别为C++和BASIC。在.NET出现之后，微软又推出了Visual Studio.NET(简称VS.NET)开发工具集，还在其中新加入了C#语言。虽然可供选择的开发工具更多了，并且VS.NET使WindowsCE.net下软件开发变得更容易，但是EVC仍然是广大软件开发者的首选。
5.系统硬件组成 5.1硬件系统总体结构
一般嵌入式设备的硬件架构都是以嵌入式微处理器为核心，通过处理器接口扩展以及平台硬件的支持，把众多的外设单元集成进整个系统中，并通过CPLD等逻辑转换器件和其它硬件电路完成对外设模块进行读写和控制操作的支持，图7是硬件系统结构框图。本系统采用核心板和底板的设计方案，核心板和底板采用两个160PIN连接器连接。在核心板上主要资源有基于Intel XScale架构内核的嵌入式处理器PXA270} 64MB SDRAM, 32MB Nor Flash及电源管理模块。底板上集成了车载终端所需的各接口部件，包括lOM/100M以太网接口、LCD接口、触摸屏、RS232标准串口、AC97音频接口、PCMCIA接口，同时为了以后升级扩展的方便，还有SD卡接口、USB接口等。
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图7硬件系统框图
同时，在系统中通过RS-232扩展了GPS模块，主要用于接收GPS导航信息。通过PCMCIA接口扩展一GPRS无线上网模块，用于同监控中心的信息交互。通过网卡接口扩展的RJ-45接口用于实现同宿主机的数据交换，下载内核等。在人机交互方面，主要通过LCD显示屏与触摸屏提供，LCD显示器提供给用户友好的界面，并通过触摸屏来响应用户的各种请求。
5.2核心板
(1)PXA27x微处理器简介
PXA27x系列处理器是Intel公司2004年新推出的，它在性能上有了很大改进。它同时集成了Intel的多项专利技术，其中包括集成Intel无线MMX指令集、无线动态(Wireless Speed Step)技术和快速拍摄(Quick Capture)技术，大大提升了PXA27x多媒体、3D图像处理、视频处理方面的能力。在本核心板上微处理器采用PXA系列处理器中的PXA270处理器。它采用了XScale微架构，并在此架构的基础上提高了处理媒体的效率，优化了处理器的功耗，同时添加了众多针对移动终端设备设计的新功能。
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(2)存储器接口设计
PXA27x系列处理器的存储器接口支持各种存储器芯片，包括SDRAM, Flash,SMROM, ROM, SRAM及与SRAM类似的可变延迟1/O等。PXA270处理器的存储器接口将其支持的存储器分为动态存储器和静态存储器两类。
①Nor Flash接口设计
图8是Nor Flash接口原理图，采用两片Intel的RC28F128K18C115芯片，构成了32MB的Flash存储器。这里的Flash芯片是16位的，故采用两块并联的方法进行位扩展，为处理器32位的数据总线支持。处理器启动时，从0x00000000地址开始执行代码，本系统设计为从Flash引导系统，因此它必须接到静态存储器的块0(BankO)，使用处理器的nCSO作为片选信号。Flash的其他控制引脚由处理器内部集成的Static Memory控制器进行控制。Flash主要作为Boot ROM，用来存储EBoot程序和Windows CE的系统镜像。
②SDRAM接口设计
图9是SDRAM接口原理图，采用Infineon公司的HYB25L256160AC-7.5芯片，本系统采用两块并联位扩展方式构成64MB的SDRAM存储器，提供32位的总线支持。它连接到处理器动态存储器的
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(3)其他模块设计
CPLD(Complex Programmable Logic Device)采用Xilinx公司的XC2C256系列产品，根据功能要求选用XC2C256-7TQ 144型号。
图8 Nor Flash接口 图9 SDRAM接口
5.3主板各主要模块设计
主板上主要是满足系统所需的各种接口，提供外设到核心板的连接。在主板上主要集成TLCD显示器、触摸屏、3个RS232接口、网络接口、JTAG调试接口、PCMCIA接口、声卡接口，同时为了以后系统升级的扩展方便还设计了SD卡接口、USB接口等。下面就主要部分作一介绍。
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(1)网络接口设计
网络接口芯片采用SMSC公司为嵌入式应用系统推出的
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(2)音频及触摸屏接口设计
音频及触摸屏接口原理图如11所示。UCB 1400是由飞利浦公司推出的一款具有集音频解码/编码功能、触摸屏控制器和功率管理接口于一体的多功能芯片。在音频处理方面，它合整合了20位立体声译码/编码器，并支持可编程抽样率、输入/输出增益和数字音响处理，如音量、静音、低音和高音控制等。它与Intel音频解码/编码97(AC'97Audio Codec'97)完全相容，因此可与Intel PXA270处理器的AC-Link控制器连接。其音频输出信号由经由LM4881芯片，放大后输出至耳机或扬声器。本系统触摸屏采用4线电阻式触摸屏，其四根引线分别与UCB 1400的TSPX, TSMX, TSPY和TSMY相连，而PXA270通过 AC-Link控制器与触摸屏通信，来得到位置信息。
图11 音频及触摸屏接口
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(3)串行接口设计
PXA270处理器共提供三个UART接口，其中一个全功能串口，一个蓝牙串口和一个标准串口，它们都为3.3V TTL电平，为了能与标准RS232C串行设备通信，必须要对它们进行电平转换。本系统中分别采用一片MAX3243和两片SP3223对它们进行电平的转换。其接口原理如图12所示。蓝牙串口用作调试串口，其它两个串口可以扩展GPS模块等。
图12 RS232接口
(4)其它接口
主板上还包括LCD显示器接口、JTAG调试接口、USB接口、SD卡接口、PC卡接口等，因为这些在PXA270内部都集成了相应的控制器，其设计比较简单，就不再详细说明。
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6.小结
本文所阐述的车载监控终端实现了导航监控的基本功能，达到了系统的基本要求，同时本系统还可作为一般的自主式车载导航设备使用。首先以Intel XScale架构内核嵌入式处理器PXA270为中心的硬件平台，然后针对设计的硬件平台进行了Windows CE嵌入式操作系统的定制移植，最后在设计的平台上进行了系统的应用开发。
本文的车载监控系统终端是基于全球定位系统，配合电子地图实现对移动车辆的实时定位与导航并利用地图匹配算法，提高了定位的可靠性。车载终端的一个重要功能就是利用地理信息系统的空间优势快速生成通往目的地的最优路径。本文根据已有的电子地图，采用一种较为简便方法生成道路网的拓扑关系，实现了快速生成出发地至目的地的最短路径，为行车提供了方便。
本文还讲述了其它基本功能，如电子地图操作、地图查询、无线通信等。本文采用GPS单点定位方法，但它易受外界环境的干扰，尤其是在高楼林立的，或者车辆通过隧道、立交桥、涵洞等特殊地段时，GPS信号将很差甚至中断而无法定位。要得到连续可靠的定位信息，可加入航位推算(DR-Dead Reckoning)装置，如陀螺仪和里程仪等，利用GPS/DR组合定位方法来解决GPS盲区定位问题。
7.心得体会
通过这次的课程学习让我受益匪浅，使我对嵌入式的基本知识有了进一步的提高，从开始看到书时的相当茫然，毫无了解，根本不知道该如何学习，经过一个学期的学习，终于对嵌入式技术在生活中应用有了认识。
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在课程学习的过程中，我们花了大量的时间在开发板上动手实践，根据书本上的内容，结合老师的指导和同学的帮助，让我对嵌入式不再那么生疏，有了新的认识，后面的实验也能自己去完成。在这次的学习过程中，令我感受最深的就是对所学的知识综合运用与理解，同时也让我明白了过程的艰辛和困难。
参考文献
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第二篇：嵌入式数据库SQLite在远程监控系统中的应用,嵌入式数据库.
嵌入式数据库SQLite在远程监控系统中的应用,嵌入式数据库,SQLite,远程
监控系统,arm-μ
随着后PC时代的到来，各种各样的新型嵌入式系统设备在应用数量上已经远远超过通用计算机。嵌入式开发已成为当前IT行业的热点。同时，越来越多的用户希望能对嵌入式环境下的数据进行更有效的管理，构建嵌入式数据库便是一个有效的方法，使用户能在嵌入式设备中方便地存储、检索或修改数据，实现大部分传统数据库的功能。嵌人式系统和数据库技术的紧密结合已经成为嵌入式开发的一个重要方向。1嵌入式数据库SQLite与传统C/s结构的各种
随着后PC时代的到来，各种各样的新型嵌入式系统设备在应用数量上已经远远超过通用计算机。嵌入式开发已成为当前IT行业的热点。同时，越来越多的用户希望能对嵌入式环境下的数据进行更有效的管理，构建嵌入式数据库便是一个有效的方法，使用户能在嵌入式设备中方便地存储、检索或修改数据，实现大部分传统数据库的功能。嵌人式系统和数据库技术的紧密结合已经成为嵌入式开发的一个重要方向。
1嵌入式数据库SQLite
与传统C/s结构的各种大型关系数据库如Oracle，SQL Server，MySQL等相比，在嵌入式系统中由于软硬件资源有限，不可能安装庞大的数据库服务器，而且在很多时候，用户只需要使用这些数据库产品的一些基本特性而已。嵌入式系统的开发环境决定了其数据库的特点：无需独立运行的数据库引擎，而是由程序直接调用相应的API实现对数据的存取操作。嵌入式数据库与其他数据库产品的区别是，前者是程序驱动式，而后者是引擎响应式。
SQLite是D．Richard Hipp在2000年开发的一个小型嵌入式数据库。他是完全独立的，不具有外部依赖性，可以较为方便地应用于嵌入式系统中。其源代码完全开放，可以免费用于任何用途，包括商业目的。SQLite虽然是个极端轻量级的关系数据库，却保留了数据库的大部分特征，他提供了对SQL92标准的大多数支持：支持多表和索引、事务、视图、触发和一系列的用户接口及驱动。其主要特征如下：
(1)支持原子的、一致的、独立的和持久的(ACID)事务特性，即使系统崩溃和掉电。
(2)零配置(Zero-configuration)，无需安装和管理。(3)一个完整的数据库存储在单一磁盘文件中。(4)数据库文件可以在不同字节顺序的机器间自由共享。(5)支持数据库大小至2 TB(2＾41 B)。
(6)字符串和二进制大对象(BLOBs)的大小仅被有效内存限制。(7)源码体积小，编译后低于250kB。(8)大部分的操作比关系型数据库引擎要快。(9)简单易用的API。
SQLite由于小、快、简单、可靠，而且作者完全放弃版权，从他一发布出来，便深受欢迎。对于嵌人式环境，管理、执行、维护的简单化比企业数据库引擎提供的许多复杂应用更重要，因此SQLite数据库是一个很好的选择。2 SQLite内部结构及开发技术 2．1 SQLite内部结构
SQLite采用模块化的设计，主要由4个部分组成：内核（Core）、SQL编程器（SQL Compiler）、后短（Backend）以及附件（Accessories）。内部结构如图1所示。
第三篇：浅谈基于嵌入式系统在教学中的应用论文
论文关键词：嵌入式系统 Proteus ARM 应用
论文摘要：本文指出在嵌入式系统课程的各教学环节引入Proteus、ARM（重点介绍Proteus软件）软件，通过动态仿真模型的设计，能用到毕业设计以及创新设计当中。
1、嵌入式系统的概述
（1）从技术的角度定义：嵌入式系统是以应用为中心，基础是计算机，能够适应应用系统对功能、可靠性、及功耗严格要求的专用计算机。
（2）从系统的角度定义：嵌入式系统是能够完成复杂功能的软件和硬件的组合，并使其紧密粘合在一起的计算机系统。“嵌入式”反映出的这些系统是更大系统中的一个完整部分，称为嵌入式系统。
2、Proteus、ARM软件介绍
Proteus是由英国Labcenter公司开发的嵌入式系统仿真及开发平台，该软件具有以下特点：
（1）能进行智能原理布图；进行单片机软件调试和单片机与外围电路的协同仿真；满足单片机软件仿真系统的标准。
（2）支持常见的单片机类型和飞利浦公司ARM7（LPC系列）处理器及常见的外围器件如8255，ADC0809。
（3）可以与Keil Version3，ADS1两个集成开发环境结合，把用汇编和C语言编写的程序编译后，进行软、硬件结合的系统仿真。
3、Proteus软件的应用
3.1 Proteus软件在教学中的应用
在教学的过程中，老师可以将Proteus和Keil 建立的虚拟实验平台搬到课堂上，能够将实践教学和理论教学融为一体，从而让教学的效果得到提高。下面笔者引进一个实际的课堂教学实例。在讲到外部中断处理过程这一章节时，我们可以将Proteus和Keil进行联调，然后通过仿真处理的步骤，可将单片机处理中断的软件执行过程以及单片机内部资源变化的情况以一种直观地感受呈现给学生，从而能够达到单纯的理论教学难以达到的效果。
在运行Protues软件的状态下，按住Proteus中的电路闭合键，P3.2引脚会有一个下跳沿，PC= 0x0003H，指向AJMP INT0的转移命令，堆栈的指针SP= 0.9H，数据存储器的0.8H和0.9H单元存放着0.1H和0.5H，即该处存放着下一条指令的地址。因此，学生能够迅速的知道，当外部有中断地请求时，程序的自动存储功能可以保存断点的地址，同时程序将会转到中断服务程序的入口地址，因为中断请求是由外部中断0产生的，因此程序就会转到外部中断0的入口地址0003H。通过外部中断执行的例子我们可以看出，在课堂教学上使用Protues和Keil 联调建立的实验平台，我们可以将许多抽象概念直观的介绍给学生，使学生不仅能观察到软件执行时单片机内部的I/ O口和存储器的变化，还可以观察到软件程序和外围电路之间的互动过程。
3.2 Proteus软件的应用
目前所拥有的单片机实验教学包括两个关键的环节，即课内的实验以及课程的设计。所有的实验操作步骤基本上都是在实验箱上完成的。由于受硬件实验箱结构以及资源的限制，学生在做实验的时候不能将所学的知识和软件充分的融会贯通。所以当我们的学生进行自主设计的时候，很多的学生几乎无法完成综合性的实验。假设采用了Proteus软件的仿真实验，就可以弥补硬件实验能力的不足。基于Proteus软件的实验可以分为以下3个阶段。
（1）验证阶段。此阶段的主要任务是让学生熟悉Proteus与Keil软件的运行环境，使学生对单片机虚拟系统的仿真有自身的认识。实验指导方面的教材只需要列出实验的任务和要求、Proteus软件的实验原理图、操作的步骤、流程以及和程序相关的源代码等。学生就可可自行根据实验步骤或实验操作得到录像进行操作、调试，以及观察程序的运行结果。
（2）程序设计阶段。这个阶段主要是培养学生用Proteus绘制系统原理图，以及使用Keil软件进行源程序设计的能力，学生可以根据实验的原理图用Proteus绘制硬件电路图，按照实验的要求完成程序的设计，在Keil的环境下编写出源代码，调试成功后，加载程序到Proteus硬件图仿真。
（3）综合学习阶段。此阶段的主要目的是激发学生学习兴趣，提高学生的主观能动性、以及培养学生的创新能力。学生自主的根据实验的任务和要求设计出硬件额电路（包括CPU型号、元器件及参数的设置等）并绘制出Proteus的硬件原理图；根据硬件的功能模块对软件进行设计。完成对软硬件设计之后，需对两者进行联调，充分利用Proteus与Keil软件间的联合仿真的功能，及时的发现并改正硬件电路以及程序源代码的错误。系统仿真成功后，再进行实物的制作。在对课程的设计环节中，需要学生在Proteus环境下绘制出硬件的电路图，在Keil软件中编写出设计程序的源代码，并且在设计硬件电路时后尽可能的考虑到实验箱的有限资源，便于在Keil中编写的程序能够更好的被移植到实验箱上。学生可以针对不同的应用类型，选择最适合的单片机，而不是仅仅局限于课堂上常讲解到的单片机。学生也可在联合仿真成功之后，再去进行电路的焊接、软件系统的调试以及程序的固化等，可以避免因设计方案的不正确所造成的不必要的浪费。
4、结语
Proteus和ARM的嵌入式软件在教学中的运用，能充分的利用机房的现有设备，减少了实验设备的硬件维护又与实际的工程系统接近，拉近学习和就业之间的距离。实践证明，这种嵌入式的教学方法不但能降低成本，经济优势明显，而且还具有较高的推广价值。
参考文献
[1]万军，马正华.嵌入式系统及应用课程实践教学的研究[J].中国现代教育装备，2009（15）：7779.[2]李芳，李家庆.基于Proteus+Keil的单片机实验仿真平台[J].中国教育技术装备，2009（4）：78.[3]陈燕，李娜娜.Proteus和Keil在单片机教学中的应用[J].中国科技信息，2009（20）：194195.[4]王玮，曹会宁.Proteus仿真软件在单片机一体化教学中的应用[J].机电产品开发与创新，2009，22（5）
第四篇：多媒体在矿山监测监控系统中应用
多媒体在矿山监测监控系统中应用
中国矿业大学机电工程学院 罗雪
【摘要】本文章主要介绍多媒体在矿山监测监控系统中应用。主题词 多媒体
矿山
监测
监控
The use of multimedia in the mine monitoring &supervision [Abstract]The paper briefly introduce The use of multimedia in the mine monitoring &supervision。
Key words multimedia mine monitoring supervision 1 引言
众所周知，安全是煤矿山产中的头等大事；高效是一切生产活动所追求的重要目标。及时准确无误的监测监控井下井上生产环境和设备工况，工人的安全，所在位置，生产情况，确保安全实现自动化管理是煤矿检测系统必备的条件。基于这种要求，采用多媒体进行监控监测日益普及，今天就来谈谈多媒体在矿山监测监控系统中应用。正文
一般所说的多媒体技术是指,即将文本、图形、图像、音频、视频、动画等单媒体通过计算机进行综合处理后形成复合信息传播媒体。对于矿山矿井的特殊环境来说，对多媒体的技术要求相对来说比一般的要高。具体要求如下： 1）实用性和经济性，如防弧，防湿度过大，由于矿井深度带来的信号减弱，信号不稳定等。矿山监测监控对多媒体的要求； 多媒体系统应始终坚持面向应用，坚持使用经济原则。
2）先进性和成熟性 应采用先进的技术方法，又要注意结构设备的相对成熟，抑郁应用到实际操作中，可操作性要强
3）开放性和标准性 为了满足形同选不用的多媒体设备同时协调运行，在长期的使用中可方面便维新更好换，遵循统一的国际标准，设备来源更加丰富。4）可靠性和稳定性 必须保证实时的不间断的监测监控活动的进行，必须拥有较高的的稳定性和可靠性，以取得最佳的使用效果。5）可操作性要强 易于普通工人的监测报告 多媒体的应用可分为四个部分组成；
采集端：负责所需金控监测对象的数据的采集。如使用GPS定位矿井下工作人员所处的工作面工作位置，湿度传感器采集矿井中湿度的数量值，瓦斯传感器监测井道中瓦斯的含量，氧气的含量，传输段：将采集的数据通过一定的形式传送到下一阶段。比如将瓦斯传感器采集的数据传输到计算机系统中。
中继处理段：如果传输段的距离太远，此时信号已经十分微弱，此时可使用中继处理段来接受数据，放大后传送给下一个端口。比如无线视频的传送距离是很有限的，为了加大传输的距离，因此，家中继段很有必要。
接收端处理段：接受传送段和中继段传送的数据，并进行处理，如输出此时瓦斯的浓度值，是否在安全得范围内。
薛万强;曾波;全球定位系统(GPS)在矿山滑坡监测中的应用 三晋测绘
第五篇：嵌入式系统的主要应用
嵌入式系统的主要应用
嵌入式系统是一种包括硬件和软件的完整的计算机系统，它的定义是：“嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可剪裁，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗有严格要求的专用计算机系统。”嵌入式系统所用的计算机是嵌入到被控对象中的专用微处理器，但是功能比通用计算机专门化，具有通用计算机所不能具备的针对某个方面特别设计的、合适的运算速度、高可靠性和较低比较成本的专用计算机系统。
嵌入式系统的应用前景是非常广泛的，人们将会无时无处不接触到嵌入式产品，从家里的洗衣机、电冰箱，到作为交通工具的自行车、小汽车，到办公室里的远程会议系统等等。在家中、办公室、公共场所，人们可能会使用数十片甚至更多这样的嵌入式无线电芯片，将一些电子信息设备甚至电气设备构成无线网络；在车上、旅途中，人们利用这样的嵌入式无线电芯片可以实现远程办公、远程遥控，真正实现把网络随身携带。其应用领域可以包括：
1．交通管理：在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，嵌入式系统技术已经获得了广泛的应用，内嵌GPS模块，GSM模块的移动定位终端已经在各种运输行业获得了成功的使用。目前GPS设备已经从尖端产品进入了普通百姓的家庭，只需要几千元，就可以随时随地找到你的位置。2．家庭智能管理系统：水、电、煤气表的远程自动抄表，安全防火、防盗系统，其中嵌有的专用控制芯片将代替传统的人工检查，并实现更高，更准确和更安全的性能。
3.POS网络及电子商务：公共交通无接触智能卡发行系统，公共电话卡发行系统，自动售货机，各种智能ATM终端将全面走入人们的生活。
4.环境工程与自然：水文资料实时监测，防洪体系及水土质量监测、堤坝安全，地震监测网，实时气象信息网，水源和空气污染监测。在很多环境恶劣，地况复杂的地区，嵌入式系统将实现无人监测。
5.机器人：嵌入式芯片的发展将使机器人在微型化，高智能方面优势更加明显，同时会大幅度降低机器人的价格，使其在工业领域和服务领域获得更广泛的应用。
6.工业控制：相对于其他的领域，机电产品可以说是嵌入式系统应用最典型最广泛的领域之一。从最初的单片机到现在的工控机、SOC在各种机电产品中均有着巨大的市场。工业设备是机电产品中最大的一类，在目前的工业控制设备中，工控机的使用非常广泛，这些工控机一般采用的是工业级的处理器和各种设备，其中以X86的MPU最多。工控的要求往往较高，需要各种各样的设备接口，除了进行实时控制，还须将设备状态，传感器的信息等在显示屏上实时显示。这些要求8位的单片机是无法满足的，以前多数使用16位的处理器，随着处理器快速的发展，目前32位、64位的处理器逐渐替代了16位处理器，进一步提升了系统性能。采用PC104总线的系统，体积小，稳定可靠，受到了很多用户的青睐。不过这些工控机采用的往往是DOS或者Windows系统，虽然具有嵌入式的特点，却不能称作纯粹的嵌入式系统。另外在工业控制器和设备控制器方面，则是各种嵌入式处理器的天下。这些控制器往往采用16位以上的处理器，各种MCU，Arm、Mips、68K系列的处理器在控制器中占据核心地位。这些处理器上提供了丰富的接口总线资源，可以通过它们实现数据采集，数据处理，通讯以及显示（显示一般是连接LED或者LCD）。最近飞利浦和ARM共同推出32位RISC嵌入式控制器，适用于工业控制，采用最先进的0.18微米CMOS嵌入式闪存处理技术，操作电压可以低至1.2伏，它还能降低25%到30%的制造成本，在工业领域中对最终用户而言是一套极具成本效益的解决方案。美国TERN工业控制器基于Am188/186ES、i386EX、NEC V25、Am586(Elan SC520)，采用了SUPERTASK实时多任务内核，可应用于便携设备、无线控制设备、数据采集设备、工业控制与工业自动化设备以及其它需要控制处理的设备。
7.家电行业是嵌入式应用的另一大行业。现在只有按钮、开关的电器显然已经不能满足人们的日常需求，具有用户界面，能远程控制，智能管理的电器是未来的发展趋势。据IDG发布的统计数据表明，未来信息家电将会成长五至十倍。中国的传统家电厂商向信息家电过渡时，首先面临的挑战是核心操作系统软件开发工作。硬件方面，进行智能信息控制并不是很高的要求，目前绝大多数嵌入式处理器都可以满足硬件要求，真正的难点是如何使软件操作系统容量小、稳定性高且易于开发。Linux核心可以起到很好的桥梁作用，作为一个跨平台的操作系统，它可以支持二三十种CPU，而目前已有众多家电业的芯片都开始做Linux的平台移植工作。1999年就登录中国的微软“维纳斯”计划给了国人一个数字家庭的概念，引导各大家电厂商纷纷投入到这场革命中来，虽然最终未能获得成功，却使信息家电深入人心。如今各大厂商仍然在努力推出适用于新一代家电应用的芯片，英特尔公司已专为信息家电业研发了名为StrongARM的ARM CPU系列，这一系列CPU本身不象X86CPU需要整合不同的芯片组，它在一颗芯片中可以包括你所需要的各项功能，即硬件系统实现了SOC的概念。美商网虎公司已将全球最小的嵌入式操作系统——QUARK成功移植到StrongARM系列芯片上，这是第一次把Linux、图形界面和一些程序进行完整移植（QUARK的内核只有143K），它将为信息家电提供功能强大的核心操作系统。相信在不久的将来，数字智能家庭必将来到我们身边。
这些应用中，可以着重于在控制方面的应用。就远程家电控制而言，除了开发出支持TCP/IP的嵌入式系统之外，家电产品控制协议也需要制订和统一，这需要家电生产厂家来做。同样的道理，所有基于网络的远程控制器件都需要与嵌入式系统之间实现接口，然后再由嵌入式系统来控制并通过网络实现控制。所以，开发和探讨嵌入式系统有着十分重要的意义。
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