基于嵌入式的校园智能导航系统设计

目前，国内高校对于基于Ｐｃ的校园智能导航研究得比 较多，如清华大学虚拟校园、华中科技大学校园导航系统。相 比之下，大部分高校对嵌入式系统上的校园导航都缺少研究， 而今嵌入式开发技术日新月异，将传统ＰＣ机的导航系统用 嵌入式技术实现已成为可能，本课题基于这种考虑，设计一种 基于ＡＲＭ处理器和Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ操作系统为来访者提供查询 学校基本信息的校园智能导航系统。让来访者在导航系统上 可以很方便地查询学校的基本信息，如很直观地观察学校的 全貌，放大或者缩小某处地点，快速地查找，查询最短路径，以 及查询到各学院各机构的联系方式等，透过本系统学校还可 以展现学校的风采，为来访者提供非常人性化的服务。本系 统实用性强，易于开发、管理和升级，很好地解决了初次来学 校的来访者所遇到的问题，既方便了来访者，又提高了学校的 美誉度，具有很好的应用价值。
万方数据
增刊１
王福平等：基于嵌入式的校园智能导航系统设计
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Ｓ３ｃ２４４０Ａ【２１为校园智能导航系统硬件架构搭建的核心部分。 基于ＡＲＭ的园智能导航系统的硬件框图㈨如图ｌ所
示，主要由：微处理器、同步动态随机存储器（ＳＤＲＡＭ）、 Ｎｏｒｎ船ｈ、Ｎ∞ｄＦｌａ８ｈ、液晶显示器（ＬｃＤ）触摸屏接口、ＬｃＤ触 摸屏、电源电路、时钟电路、复位电路等部分组成。
ｄＰ砒ＩＪｅｎｇｔｌｌ，ｏｕｔ ｕｉｎｔ［］ａ砌‘ｏｄｅＩＤｓ）分析从起点到终点的最短
路径，并保存的最短路径所经过的各弧段的ＩＤ号和节点的 ＩＤ号，将弧段对应的记录集添加至跟踪层上，便可显示出最 短路径：
ｆｎ－ｎＴｏＮｏｄｅＩＤ＝ｎ髑ｄＤ； ｕｉｎｔ¨ａｒｒ＾ｒ｜ｃＩＤ８＝ｎｃｗ ｕｉｎｔ【２０】； ｕｉｍ【】ａ玎ＮｏｄｃｌＤ￥＝ｎｅｗ ｕｉｎｔ【２５】；
１．１系统硬件架构搭建 本系统硬件采用嵌入式处理器，现在主要的嵌入式处理
器类型有Ａｍｌ８６／８８、３８６ＥＸ、ＳＣ４００、ＰｏｗｅｒＰｃ、６８０００、ＭＩＰｓ、 ＡＲＭｙｓｎＤｎ孚ＡＲＭ系列等。其中，ＡＲＭ…是在嵌入式系统中很 有影响力的微处理器架构，在同等处理器主频下，ＡＲＭ内核 的芯片面积最小，功耗最低，价格也最低廉，在性能、技术指 标、软件支持工具、内置调试工具和开发资料等方面都有优 势。另外，ＡＲＭ处理器具有精简指令集（ｍＳｃ）体系的一般 特点：具有大量的寄存器；绝大多数操作都在寄存器中进行， 通过加载／存储（１０ａｄ／ｓｔｏｍ）体系结构在内存和寄存器之间传 递数据；寻址方式简单；采用固定长度的指令格式。ＡＲＭ体 系结构还采用一些别的技术以提高处理器的性能，如在同一 条数据处理指令中，都对算术逻辑处理单元（Ａｒｉｔｌｌ眦ｔｉｃＬＤ西ｃ
ｎｅａｒＰ２ｄ）；
如第一次点击，则判其为路径分析的起点，将起点添加至
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计算机应用
２０１１卑
跟踪层上显示： ｉｆ（Ｐ址ｈＣ仰ｎｔＣｌｉｃｋ＝＝１）
ｌ ｍ－ｎＦｍｍＮｏｄｅｌＤ＝ｎｅｄＤ； Ｇ∞Ｐｏｉｎｔ印ｔ＝ｎｅｗ Ｇ∞Ｐｏｉｎｔ（）； ｇｐｔ．ＳｃｔＰ０ｉｎｔ（ｎ瞳ｒＰ２ｄ）； 缸∽ｋ．Ｒｃｌｅａ∞ＡＵ（）； 缸粒ｋ．ＡｄｄＥｖｅｎｔ（（Ｇｅｏｍｅ啤）印ｔ’眦１１１）；
ｂ阳ｗ∞，咖ｖｅ蚰ｄ ｚ∞ｍ ｏｆ ｔｈｅ ｅｋｃｔｒｏｌｌｉｃ ｍｐ，ｔｌＩｅ ｑｕｅｒｙ ｏｆ ｔｌｌｅ ｉｎｆｂ皿ａ矗伽，ｔｌｌｅ ｓｕｇｇｅｓｔｉ∞０ｆ ｂｅ８ｔ ｐ砒ｈ，ｅｔｃ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉＩｌｆｂ锄ａｔｉ∞ｑＩｌｅｒｙ；咖ｐ岫ｎａｖｉｇａｄ∞；ｅｄ圯ｄｄｅｄ Ｗｉｎｄｏ啪ｃＥ
０ 引言
摘要：基于ＡＲＭ处理器和Ｗｉｎｄｏ啪ＣＥ操作系统，以某高校校园为原模型利用ｖｉｓｕａｌ ＳｔＩｌｄｉｏ ２００５开发工具，结 合嵌入式地理信息系统（ＧＩｓ）平台——嵌入式超图（ｅＳｕｐｅｒＭ印）软件，设计了一种校园智能导航系统。该系统分别安 放在校园门口及主要路口，对校外来访者通过该系统查询该校各部门的地理位置、各部门的基本情况和联系方式等 信息。可实现对学校电子地图的快速浏览、平移、缩放、信息查询，两地之间通行最佳路径方案提示，为校外来访者提 供了方便、快捷的智能导航服务等功能。
Ｐ袱瑚ｓ吨ｕＩＩｉｔ，札Ｐｕ）和移位器进行处理，以实现对算术逻 辑单元（Ａ枷ｌｍｅｔｉｃ ＬＤｇｉｃ ｕｎｉｔ，ＡＬＵ）和移位器的最大利用；地
址自动增加和自动减少的寻址模式实现了程序循环的优化； 多寄存器加载和存储指令（１０ａｄ／ｓｔｏｒｅ指令）实现了最大数据 吞吐量：所有指令的条件执行实现了最快速的代码执行。
１）重要机构及建筑位置信息查找¨２’功能的实现。 通过ｓｕｐｅｒＭａｐ Ｄ∞ｋｐＩＤ绘制的学校电子地图是由许多数 据集构成的，每个数据集中包含一些几何对象，其中每个几何 对象都有唯一的ＩＤ号，利用这一点，再加上ｅｓｕｐｅｒＭａｐ虚拟 的用于显示图层的跟踪层类（Ｔｒ北ｌ【ｉｎｇＬａｙｅｒ类），便可实现地 图查找功能。在“查找”下方的ｃＤｍｂｏ控件中选择一处地点， 地图窗口中心位置便以红色高亮显示该地点如图４所示，其 功能实现程序略。
图４地理位置查询 ２）路径最佳方案选择的实现。 类库中有一个路径分析类ＰａｔｂＡｎａ】ｙＢｔ［１２１，首先要获取网 络数据集，因为路径分析只能在网络数据集上分析，因在绘制 地图网络数据集，故此直接通过网络数据集名获得： ＤａｔａｓｅｔＶｅｃｔ佣ｎｙＤｇｔａｓｅｔＶｅｃｔ叫＝
（Ｄａｔ丑ｓｅｔＶｅｃｔｏｒ）ｍｙＤａ伯ｓ埘Ｉｒｃｅ．ＧｅｔＤａ切Ｉｓｅｔ（”ＮｅｔＤＴ”）； ／／获取点击点在网络数据集上对应得最近点的ＩＤ号：
校园智能导航的操作系统最重要的是定制Ｗｉｎｄｏｗｓ ｃＥ５．０内核ｐ１，选用的工具为Ｐｌａ如瑚Ｂｌｌｉｌｄｅｒ ５．Ｏ。具体步骤 如下：首先是板级支持包（ＢＳＰ）制作。ＢｓＰ是介于操作系统 和主板硬件之间的一层，是为了操作系统更好地运行于主板 硬件上而服务的。其次利用Ｐｌａ响肋Ｂｌｌｉｋｌｅｒ ５．０来新建项 目，添加系统组件。完成后进行编译，生成操作系统镜像。最 后我们利用ｕｓＢ下载线进行Ｗｉｎｄｏ啪ＣＥ镜像的烧写。
第３１卷增刊１ ２０１１年６月
计算机应用
Ｊｏ唧ａｌ ｏｆ ｃ砌ｐｕｔｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏ啮
Ｖ０１．３１ ｓｕｐｐｌ．１ Ｊｕ Nhomakorabeaｅ ２０ｌｌ
文章编号：１００ｌ一９０８１（２０１１）ｓｌ—０１４６—０３
基于嵌入式的校园智能导航系统设计
王福平，乔丹，王俊彩，胡长中
（北方民族大学电气信息工程学院，银川７５００２１） （ｗ＿如ｐｉｎｇ＠１２６．ｃｏｍ）
万方数据
图３学校电子地图 再利用Ｖｉｓｕａｌ ｓｔｕｄｉｏ ２００５的新建向导新建项目。选择Ｃ ＃作为编程语言，该应用程序是基于智能设备，所选平台是 （天嵌）ＴＱ２４４０Ａ¨Ｊ。 新建项目旧’完成后打开对话框的设计界面，并添加放置
地图的Ｍａｐｃｏｎｔｒｏｌ、放置图片的Ｐｉｃ咖ｅＢｏｘ、实现放大缩小等 导航功能的相应控件。双击相应控件进行编码，从而实现系 统的各部分功能编程。由于篇幅受限，下面仅介绍校园智能 导航系统¨叫三个基本功能的操作与实现‘１¨。
这些在基本精简指令集结构上增加的特性使ＡＲＭ处理 器在高性能、低代码规模、低功耗和小的硅片尺寸方面取得了 良好的平衡。故本系统采用ＡＲＭ系统处理器——三星
收稿日期：２０１ｌ—０１—１２；修回日期：２０１１一０３一０２。 作者简介：王福平（１９６３一），男，宁夏银川人，教授，主要研究方向：信息检测、计算机控制；乔丹（１９８５一），女，河北临城人，硕士研究生， 主要研究方向：电路与系统；王俊彩（１９８５一），男，河北邯郸人，硕士研究生，主要研究方向：电路与系统。
桌面版中，以此图片为底版绘制出学校的电子地图。使用转
化工具ｅｓｍＴｒ娜ｈｔｏｒ‘引，即可得到本系统所需格式（ｐｍｒ格
式）的学校电子地图‘７１，如图３所示。
图１系统硬件框图
１．２操作系统的选择 操作系统采用Ｗｉｎｄ０蚋ＣＥＬ４Ｊ，Ｗｉｎｄｏ啪ＣＥ５．Ｏ与
ｗｉｎｄｏ啪ＮＴ和Ｗｉｎｄｏ们９ｘ相同的基本ＡＰＩ。ＡＰＩ的普遍传 播使得开发队伍能够平衡开发者的技能，以减少重复训练的 时问并增加对现有开发者的接近机会。Ｗｉｎｄｏｗｓ ｃＥ５。Ｏ的开 发工具和技术与ＷｉｎｄｏｗｓＮＴ、ｗｉｎｄ洲ｘＰ基本相同，其开发工 具包括Ｅｍｌ圮ｄｄｅｄ Ｖｉｓｕａｌ ｃ＋＋４．Ｏ，Ｖｉ８ｌｌａｌｓｔｕｄｉｏ．ＮＥＴ等，这些 开发工具对于大多数软件开发者来说都不陌生。Ｗｉｎｄｏｗｓ ｃＥ 有便利的开发工具、强大的图形界面，多种技术的支持，是一 个抢先式多任务并具有强大通信能力的Ｗｉｎｄｏ啪３２位嵌入 式操作系统，具有多平台支持、高度模块化结构、多任务、图形 界面出色、电源管理灵活、开发工具全等特点，它允许用不同 程序设计语言创建的应用程序相互通信。采用高度模块化结 构，系统可配置，占用资源少。系统易于向其他硬件平台迁 移，是一个多任务的操作系统，可以同时执行多个任务，并在 它们之间来回切换，可以通过我们熟悉的ｗｉｎｄｏｗｓ的操作来 控制Ｗｉｎｄｏｗｓ ｃＥ５．０。ｗｉｎｄｏ鹏ｃＥ５．０拥有良好的通信能力。 遵循Ｗｉｎｄｏｗｓ平台的应用开发规范，因此较适合该项目系统 的软件开发应用。
关键词：信息查询；校园导航；嵌入式Ｗｉｎｄ州８ ＣＥ 中图分类号：ＴＰ３１９ 文献标志码：Ａ
Ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｓｍａｒｔ ｃａｍｐ吣ｎａＶｉｇａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ
（Ｓｃ＾ｏ以矿口Ｗ。Ａ咖Ｎ妇ＧＺ矾Ｆｕｄ—蜘ｐ册ｉｎ越ｇ，幻Ｑ帆ＩＡ砌Ｏ曲Ｄ眦翘咖， ，＆Ｗ扣Ａ昭ＮＧ肼Ｊｎｕｂｎ‰—聋ｃａｙｉ，，蜥ＨＵ诚Ｃ啪ｈａＭＩｒｌ秽ｇ—池ｚ７ｈ５ｏ０ｎ０ｇ２１，ｃ舫Ⅺ）
操作系统完成后，安装软件开发工具包（ｓＤＫ）。安装完 ＳＤＫ后就可以这个平台上进行应用程序的开发了，如图２所
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烧写ｗｉｎｄｏｗｓ ｃＥ镜像Ｉ 图２创建与定制操作系统
１．３应用程序的实现 首先进行地图的绘制。将学校卫星地图图片导入到超图
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