嵌入式系统大作业

嵌入式系统大作业-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

基于嵌入式系统的车载GPS导航系统的设计

1 设计目的与功能

1.1 设计目的

随着人们经济基础增强，安全意识增强的基础上，很多人都会选择车载GPS 导航设备，所以制造功能强大，价格低廉的车载GPS导航设备是有很大市场和发展前景的。由于导航仪投入小,外壳模块、芯片等材料市场供应量大,这也是我选择设计车载GPS导航设备的理由。为了满足不同用户的不同需求，我想设计一款内置四维地图系统。

1.2设计功能

1提供准确无误的全3D实景导航；

2附带全国沿途咨询；

3具有视频、音乐播放等娱乐功能。

2．需求分析调研

2.1 产品的硬件组成（型号、类型、电气特性、选择的理由等）

（1）处理器：S3C2440A 400MHz，S3C2440A 是三星公司生产推出的基于ARM920T的32位RISC嵌入式微处理器，S3C2440A采用了ARM920T的内核，0.13um的CMOS标准宏单元和存储器单元。

采用ARM920T CPU内核支持ARM调试体系结构。

（2）储存模块：SDRAM , K4M561633-75 , 64MByte Nand FLASH,

K9F1208G 64MByte同步动态随机存储器，工作需要同步时钟，内部的命令的发送与数据的传输都以它为基准；存储阵列需要不断的刷新来保证数据不丢失；数据不是线性依次存储，而是自由指定地址进行数据读写。

（3）音频模块：PHILIPS公司的UDA1341TS是一块功能强大的专用语音处理芯片。本设计使用的AT91RM9200处理器具有一个IIS音频接口，此接口

采用DMA方式传输数据。用DMA接口传输数据，不仅可以降低CPU负担，还可以节省系统的软件设计时间，降低编程难度。

（4）显示模块：CH7005，是薄膜晶体有源阵列显示器。一个LCD控制器，液晶显示屏。功能：具有双通道DMA通道。编码像素点是16位。色彩还原性好，显示清晰。

（5）GPS模块;GPS1050，使用台湾久元电子生产的，体积小，性能高，功耗小，有串行接口。

（6）电源模块，该系统需要5V直流稳压电源为CH7005供电，1.25V直流电源为CPU供电。

3 硬件设计

3.1 硬件组成框图

图1 硬件组成框图

3.2 各硬件引脚图

处理器：S3C2440A

图2 处理器：S3C2440A

S3C2440A可以直接和CMOS图像传感器OV9650连接，如图2所示。OV9650的PWDN引脚与S3C2440A的GPG12引脚相连，这样可以控制OV9650的工作状态。本文采用YCbCr格式，数据线D2～D9与S3C2440A的CAMDATA0～CAMDATA7相连。S3C2440A数据总线DATA0～DATA15与芯片的SD0～

SD15连接;地址线ADDR2与芯片的CMD连接;片选线nGCS3与芯片nCS的相连;9号外中断与芯片的INT相连。

（2）储存模块

图3 K4M561633G-75芯片

SDRAM ,SDRAM中K4M561633G-75是一种容量为4M*16bit的SDRAM的32位内存系统。DQ0--DQ15是数据总线引脚，A0--A8是地址总线引脚，其中A0--A8是复用的，RA0--RA12是行地址，CA0--CA8是列地址。寻址空间为4MB。BA0,BA1是地址引脚。CLK是上升沿有效，CKE是时钟信号能使引脚无效时处于省电模式。CLK：时钟信号，为输入信号。SDRAM所有输入信号的逻辑状态都需要通过CLK的上升沿采样确定。CKE：时钟使能信号，为输入信号，高电平有效。

（3）音频模块

图4 AT91RM9200

AT91RM9200的IIS控制器由5个引脚与外部的音频编解码器相连。这些引脚分别是：系统时钟;位速率时钟(可使用内部或外部时钟源);字段选择;串行声音输入;串行声音输出。

(4)显示模块

图5 CH7005芯片

CH7005需要I2C总线向地址4,7,14,13分别顺序写入0x20,0x8c,0x1b,0x03，CH700芯片的地址为0xEC

(5)GPS模块

图6 GPS1050芯片

GPS模块;GPS1050，使用台湾久元电子生产的，体积小，性能高，功耗小，有串行接口。内涵接收天线。

(6)电源模块

图7 电源模块

电源模块设计很重要，良好的电源设备可以为系统提供稳定的能量。该系统需要5V，3V，1.25V直流稳压电源，CPU内核需要1.25V直流稳压电源，CH7005芯片需要5V直流稳压电源，汽车提供的是12V直流稳压电源，所以需要电压装换器。

4．软件设计

4.1 软件数据设计

导航软件中的数据主要是导航地图的空间数据，主要由与导航需求相关的一些信息组成，包括道路网几何形状、道路等级和服务设施等。

图8 软件系统框图

4.2 软件系统设计

导航软件是以导航数据库为数据基础的。针对导航数据库的操作行为，从功能上将导航软件分为具有导航功能的部分和具有浏览功能的部分。

4.3嵌入式软件设计

该嵌入式系统采用基于Windows CE的嵌入式车载GPS导航系统的分析、设计及具体实现语音导航模块完成电子地图上车辆行驶动画模拟、行车道路信息提示和语音播报功能。系统导航类CSePathNavigator实现行车过程中的道路信息提示。根据GPS接收模块得到的定位点，对地图窗口进行刷新，完成车辆行驶的动画模拟.

5仿真及测试

JTAG 仿真器也称为 JTAG 调试器，是通过 ARM 芯片的 JTAG 边界扫描口进行调试的设备。 JTAG 仿真器比较便宜，连接比较方便，通过现有的 JTAG 边界扫描口与 ARM CPU 核通信，属于完全非插入式 ( 即不使用片上资源 ) 调试，它无需目标存储器，不占用目标系统的任何端口，而这些是驻留监控软件所必需的。另外，由于 JTAG 调试的目标程序是在目标板上执行，仿真更接近于目标硬件。