嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用綜合實(shí)踐課程設(shè)計(jì)（報(bào)告）《嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用綜合實(shí)踐》課程設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)（報(bào)告）題目：基于ARM的公交報(bào)站顯示器設(shè)計(jì)

摘要隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通擁擠和阻塞現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。城市交通問(wèn)題已嚴(yán)重阻礙了城市居民生活水平的提高和整個(gè)城市經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，成為城市發(fā)展的瓶頸。城市公共交通具有運(yùn)載量大、運(yùn)送效率高、相對(duì)污染少等優(yōu)點(diǎn)。開(kāi)發(fā)和建設(shè)先進(jìn)的公共交通管理系統(tǒng)以改善公交管理和提高服務(wù)的質(zhì)量，引導(dǎo)市民選擇公共交通工具出行，從而改善整個(gè)城市交通狀況是解決城市交通問(wèn)題的關(guān)鍵。本文分析了國(guó)內(nèi)外智能交通系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀以及GPS定位原理，提出了一種基于GPS的嵌入式公交自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了硬件電路設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程。并制定了測(cè)試方案，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。最后對(duì)所做工作進(jìn)行總結(jié)，指出了進(jìn)一步的研究方向。本系統(tǒng)以功能強(qiáng)大的ARM9芯片S3C2410X為核心，包含：電源、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、GPS模塊、Flash/RAM存儲(chǔ)器、觸摸屏接口電路、音頻電路等組成模塊。采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)及GPS衛(wèi)星定位技術(shù)，利用站點(diǎn)經(jīng)緯度信息作為觸發(fā)條件，調(diào)用Mplayer播放器播報(bào)站名、服務(wù)用語(yǔ)，并提供廣告等增值業(yè)務(wù)。利用觸摸屏作為人機(jī)交互界面，采用QT/Embedded圖形界面設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)公交查詢系統(tǒng)。并根據(jù)系統(tǒng)的具體情況修改了音頻驅(qū)動(dòng)和觸摸屏驅(qū)動(dòng)。關(guān)鍵詞：嵌入式GPS智能公交

目錄第1章概述 概述1.1課題背景伴隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城市化的不斷進(jìn)展，人口向城市集中，城市交通需求的總量急劇增長(zhǎng)。與此同時(shí)，我國(guó)汽車化水平逐年提高，全國(guó)民用汽車特別是小汽車的絕大部分均在城市范圍內(nèi)使用。城市交通擁擠和阻塞現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，交通事故頻發(fā)與環(huán)境污染越來(lái)越引起社會(huì)的普遍關(guān)注。城市交通問(wèn)題已嚴(yán)重阻礙了城市居民生活水平的提高和整個(gè)城市經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，成為城市發(fā)展的瓶頸。最大限度的提高現(xiàn)有交通資源的利用效率是解決問(wèn)題的根本出路。城市公共交通由于具有運(yùn)載量大、運(yùn)送效率高(人均占用面積小)、能源消耗低、相對(duì)污染少等優(yōu)點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)交通資源的高效利用，從而有效地緩解城市交通壓力。因此，解決城市交通問(wèn)題的關(guān)鍵是引導(dǎo)人們?cè)诔鲂袝r(shí)盡量選擇公共交通工具。但是要讓市民心甘情愿的選擇公共交通工具，就必須提高公共交通的服務(wù)質(zhì)量，讓市民真正感覺(jué)到公共交通的方便、省錢、可靠和快捷。因此，開(kāi)發(fā)和建設(shè)先進(jìn)的公共交通管理系統(tǒng)以改善公交管理和提高服務(wù)的質(zhì)量，從而改善整個(gè)城市交通狀況是解決城市交通問(wèn)題的關(guān)鍵。1.2課題現(xiàn)狀對(duì)智能交通系統(tǒng)的研究許多國(guó)家都投入了巨大的人力和物力，并成為繼航空航天、軍事領(lǐng)域之后高新技術(shù)應(yīng)用最集中的領(lǐng)域在美國(guó)，對(duì)智能交通系統(tǒng)(ITS)的研究雖然起步最晚，但由于投入較多，目前已處于該領(lǐng)域的領(lǐng)先水平。美國(guó)建立有結(jié)合救助服務(wù)的輔助導(dǎo)航系統(tǒng)，該系統(tǒng)即為一個(gè)監(jiān)控中心，由較為完善的功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)并配有電子地圖及通信連接設(shè)備組成，能為裝有GPS設(shè)備的車輛提供定位跟蹤管理、報(bào)警服務(wù)受理、求助服務(wù)受理、緊急救援提供、在線語(yǔ)音導(dǎo)航以及安全防盜服務(wù)等。另外，美國(guó)為了防止交通堵塞、提高公路運(yùn)輸能力，利用GPS、城市交通地理信息和移動(dòng)通信，與交通管理中心聯(lián)絡(luò)，為司機(jī)提供實(shí)時(shí)的交通信息，指引車輛選擇最佳的車路線，避開(kāi)交通堵塞路段，還可以為司機(jī)及時(shí)調(diào)整車距，避免撞車提供信息。2總體設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)要求過(guò)LCD液晶屏顯示站點(diǎn)提示信息（英文即可），用觸摸屏點(diǎn)擊模擬到站，使用液晶屏和蜂鳴器實(shí)現(xiàn)報(bào)站，即到站時(shí)蜂鳴器鳴叫并液晶屏顯示站點(diǎn)信息，要求5個(gè)站點(diǎn)以上。2.2設(shè)計(jì)方案車載衛(wèi)星定位系統(tǒng)，屬于智能交通系統(tǒng)的分支，在智能交通系統(tǒng)這一龐大的體系中，占有極其重要的地位。作為整個(gè)智能交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)，車載衛(wèi)星定位系統(tǒng)的主要目的就是找出特定車輛在特定時(shí)間的位置。本文提出的新型公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的原理如圖2.1所示：通過(guò)GPS接收機(jī)接收GPS工作衛(wèi)星的導(dǎo)航信息，從而解算出車輛目前的經(jīng)、緯度等信息。根據(jù)GPS的定數(shù)據(jù)計(jì)算出公交車的實(shí)時(shí)坐標(biāo)，而后將其坐標(biāo)與站點(diǎn)坐標(biāo)相比較，公交車駛?cè)胝军c(diǎn)一定距離范圍內(nèi)時(shí)，不用人工干預(yù)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行報(bào)站。根據(jù)公交車位置的不同LCD顯示屏上顯示不同的公益信息、廣告信息和景點(diǎn)信息等。在離站、到站和拐彎點(diǎn)閾值范圍內(nèi)語(yǔ)音提示的同時(shí)，在顯示屏上顯示同類信息，給乘客一種全方位的提示與服務(wù)。圖2.1自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)原理圖3硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)GPS公交自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)硬件上以ARM9S3C2410X處理器為核心，根據(jù)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的需要包含以下組成模塊：電源、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、GPS模塊、Flash/RAM存儲(chǔ)器、JTAG口、串行接口、USB接口、觸摸屏接口電路、音頻電路等。嵌入式公交自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的硬件框圖如圖3.1所示：圖3.1系統(tǒng)的硬件框圖3.2單元電路設(shè)計(jì)3.2.1電源電路電源由車載電瓶提供的24V電壓輸入，經(jīng)穩(wěn)壓芯片7805將電壓降至5V輸出，1.8V、3.3V、12V均由穩(wěn)壓電路將+5V調(diào)整輸出得到。電源框圖如圖3.2所示：圖3.2電源管理系統(tǒng)功能框圖43.2.2復(fù)位和時(shí)鐘電路復(fù)位對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)很重要，由于各個(gè)單元要進(jìn)入正常工作狀態(tài)，需要可靠的復(fù)位，正常情況下，一般有上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位。如果電源電壓出現(xiàn)波動(dòng)，系統(tǒng)會(huì)非正常復(fù)位，這時(shí)候會(huì)發(fā)生復(fù)位時(shí)間不夠從而造成錯(cuò)誤甚至死機(jī)，所以復(fù)位監(jiān)控電路也是有必要的。圖3.3復(fù)位電路原理圖CPU部分需要兩路時(shí)鐘電路，一路是CPU工作時(shí)鐘輸入，另一路是供給RTC電路。CPU工作時(shí)鐘有一個(gè)源晶振，無(wú)需外部電容，直接輸出12MHz時(shí)鐘信號(hào)到CPU，由CPU內(nèi)部PLL倍頻到200MHz。兩路時(shí)鐘電路如圖3.4所示。圖3.4時(shí)鐘電路原理圖3.2.3SDRAM/FLASH存儲(chǔ)器Flash存儲(chǔ)器是一種可在系統(tǒng)進(jìn)行電擦寫，掉電后信息不丟失的存儲(chǔ)器。它具有低功耗、大容量、擦寫速度快并且可由內(nèi)部嵌入的算法完成對(duì)芯片的操作，因而在各種嵌入式系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。作為一種非易失性存儲(chǔ)器，F(xiàn)lash在系統(tǒng)中用于存放程序代碼、常量表以及一些在系統(tǒng)掉電后需要保護(hù)的用戶數(shù)據(jù)等。與Flash存儲(chǔ)器相比較，SDRAM不具有掉電保持?jǐn)?shù)據(jù)的特性，但其存取速度大大高于Flash存儲(chǔ)器，且具有讀/寫的屬性，因此，SDRAM在系統(tǒng)中主要用作程序的運(yùn)行空間，數(shù)據(jù)及堆棧區(qū)。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，CPU首先從復(fù)位地址0x00處讀取啟動(dòng)代碼，在完成系統(tǒng)的初始化后，程序代碼一般應(yīng)調(diào)入SDRAM中運(yùn)行，56以提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度，同時(shí)，系統(tǒng)及用戶堆棧、運(yùn)行數(shù)據(jù)也都放在SDRAM中。本系統(tǒng)中采用的Flash芯片是Samsung公司的K9F2808U。該器件存儲(chǔ)容量為16M×8位，除此之外還有512K×8位的空閑存儲(chǔ)區(qū)。工作電壓為2.7~3.6V。8位I/O端口采用地址、數(shù)據(jù)和命令復(fù)用的方法，這樣既可減少引腳數(shù)，又可使接口電路簡(jiǎn)潔。HY57V561620是一款高速的同步動(dòng)態(tài)SDRAM存儲(chǔ)器。由于其所有的尋址、刷新等操作都由集成在芯片內(nèi)部的控制系統(tǒng)完成，因而使用非常簡(jiǎn)單。每片HY57V561620為4M×16Bit×4Banks，由兩片組成32位模式，合計(jì)容量64MB。對(duì)于普通的視頻應(yīng)用綽綽有余，并且它加快了存取速度，因此可以在多媒體系統(tǒng)、視頻采集與編輯系統(tǒng)等方面廣泛應(yīng)用。圖3.5SDRAM/FLASH存儲(chǔ)接口電路3.2.4串行接口電路幾乎所有的微控制器、PC機(jī)都提供串行接口，使用電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)推薦的RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)，這是一種很常用的串行數(shù)據(jù)傳輸總線標(biāo)準(zhǔn)。早期它被應(yīng)用于計(jì)算機(jī)和終端通過(guò)電話線和MODEM進(jìn)行遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸，隨著微型計(jì)算機(jī)和微控制器的發(fā)展，近距離也采用該通信方式。在近距離通信系統(tǒng)中，不再使用電話線和MODEM，而直接進(jìn)行端到端的連接。RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)采用的接口是9芯或25芯的D型插頭，常用9芯D型插頭。本系統(tǒng)的串口0即采用的9芯D型插頭，用于與PC機(jī)的通信，便于調(diào)試。要完成最基本的串行通信功能，實(shí)際上只需要RXD、TXD和GND即可，但由于RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)所定義的高、低電平信號(hào)與S3C2410X系統(tǒng)的LVTTL電路所定義的高、低電平信號(hào)完全不同LVTTL的標(biāo)準(zhǔn)邏輯“1”對(duì)應(yīng)2V~3.3V電平，標(biāo)準(zhǔn)邏輯“0”對(duì)應(yīng)+5V~+15V電平，顯然，兩者間要進(jìn)行通信必須經(jīng)過(guò)信號(hào)電平的轉(zhuǎn)換，這里選用MAX3232。電路原理圖如圖3.6所示。圖3.6UART0原理圖本系統(tǒng)的串口1用于微處理器S3C2410X與GPS模塊之間的通信。由于不需要進(jìn)行信號(hào)電平轉(zhuǎn)換，所以串口1不用使用MAX3232。GPS模塊接口原理圖如圖3.7所示。本系統(tǒng)的GPS模塊采用美國(guó)Garmin公司的GPS15模塊。Garmin公司的產(chǎn)品一直以來(lái)都是居于領(lǐng)導(dǎo)者的地位。GPS15系列產(chǎn)品是其新推出的產(chǎn)品。具備12個(gè)平行接收頻道，最多能同時(shí)解算12顆衛(wèi)星信息，以供快速定位與導(dǎo)航。使用者不需設(shè)定初始化，可自動(dòng)搜尋衛(wèi)星信號(hào)，進(jìn)行定位功能，并輸出NMEA0183標(biāo)準(zhǔn)資訊。所有GPS15系列產(chǎn)品皆具有低耗電設(shè)計(jì)。使用讀寫式記憶體設(shè)計(jì)，內(nèi)部使用記憶體電池，斷電后儲(chǔ)存資料不流失。3.3V~40V的大范圍輸入電壓承載設(shè)計(jì)及輸出介面選擇，針對(duì)不同領(lǐng)域提供全方位更靈活的運(yùn)用，即便是在公交車上電壓不穩(wěn)定的環(huán)境下也不會(huì)受到影響。圖3.7GPS模塊接口原理圖3.2.5JTAG接口電路JTAG(JointTestActionGroup，聯(lián)合測(cè)試行動(dòng)小組)是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試78協(xié)議，主要用于芯片內(nèi)部測(cè)試及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真、測(cè)試，JTAG技術(shù)是一種嵌入式調(diào)試技術(shù)，它在芯片內(nèi)部封裝了專門的測(cè)試電路TAP(TestAccessPort，測(cè)試訪問(wèn)口)，通過(guò)專用的JTAG測(cè)試工具對(duì)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口是4線：TMS，TCK，TDI，TDO，分別為測(cè)試模式選擇、測(cè)試時(shí)鐘、測(cè)試數(shù)據(jù)輸入和測(cè)試數(shù)據(jù)輸出。通過(guò)JTAG接口，可對(duì)芯片內(nèi)部的所有部件進(jìn)行訪問(wèn)，因而是開(kāi)發(fā)調(diào)試嵌入式系統(tǒng)的一種簡(jiǎn)潔高效的手段。JTAG接口還常用于實(shí)現(xiàn)ISP(In-SystemProgrammable，在系統(tǒng)編程)功能，如對(duì)FLASH器件進(jìn)行編程等。JTAG調(diào)試方法主要通過(guò)ARM芯片的JTAG邊界掃描進(jìn)行調(diào)試。JTAG仿真器比較便宜，連接方便，通過(guò)現(xiàn)有的JTA邊界掃描口與ARM處理器通信，屬于完全非插入式(即不使用片上資源)調(diào)試，它無(wú)需目標(biāo)存儲(chǔ)器，不占用目標(biāo)系統(tǒng)的任何端口，而這些是駐留監(jiān)控軟件所必需的。另外，由于JTAG調(diào)試的目標(biāo)程序是在目標(biāo)板上執(zhí)行，仿真更接近于目標(biāo)硬件，因此許多接口問(wèn)題，如高頻操作限制、AC和DC參數(shù)不匹配、電線長(zhǎng)度的限制等被最小化了。缺點(diǎn)是需要工作基本正常（至少M(fèi)CU工作正常）的目標(biāo)板，僅適用于有調(diào)試接口的芯片。圖3.8JTAG接口原理圖3.2.6USB接口電路USB通用串行總線支持設(shè)備的熱插拔，傳輸速度快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。USB設(shè)備分為HOST（主設(shè)備）和SLAVE（從設(shè)備）。S3C2410X提供了方便的USB1.1接口，片內(nèi)包括兩個(gè)USB控制器，可設(shè)置為2個(gè)主設(shè)備或1個(gè)主設(shè)備與1個(gè)從設(shè)備。只有當(dāng)一臺(tái)HOS與一臺(tái)SLAVE連接時(shí)才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。因此本系統(tǒng)的USB接口采用HOST模式，掛載1G的U盤，用來(lái)存儲(chǔ)廣告、站點(diǎn)介紹等多媒體文件。圖3.9USB接口電路原理圖3.2.7觸摸屏接口電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用的LCD是8寸16bitTFT觸摸屏，分辨率是640×480，型號(hào)是LQ080V3DG01。由于S3C2410X自帶觸摸屏控制器，因此可以直接將相關(guān)的引腳設(shè)置為觸摸屏功能引腳，和觸摸屏相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)觸摸點(diǎn)坐標(biāo)的采集。這使得LCD部分的電路非常簡(jiǎn)單，LCD控制器的信號(hào)線經(jīng)過(guò)FDC6321場(chǎng)效應(yīng)管后即可連接LCD模塊。輸入信號(hào)在經(jīng)過(guò)阻容式低通濾器濾除坐標(biāo)信號(hào)噪聲后被接入S3C2410X內(nèi)集成的ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）的模擬信號(hào)輸入通道。其接口原理圖如圖3.10所示:圖3.10LCD接口原理圖從S3C2410X的LCD控制器出來(lái)的信號(hào)線包括24根數(shù)據(jù)線和若干根控制線。這些信號(hào)線是經(jīng)過(guò)74HC245隔離后接到LCD模塊的，如圖3.11所示。LCD模9塊除了需要控制信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)外，還需要一個(gè)22V左右的工作電壓和上千伏的背光電壓。前者由MAX629升壓后得到(見(jiàn)圖3.3)，后者由一個(gè)逆變器模塊（圖3.10中的MODULE501）提供。圖3.1174HC245原理圖3.2.8音頻電路IIS(Inter-ICSound)總線是Philips公司提出的串行數(shù)字音頻總線協(xié)議。它是一種面向多媒體的音頻總線，專用于音頻設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，為數(shù)字立體聲提供序列連接至標(biāo)準(zhǔn)編解碼器。IIS總線只處理聲音數(shù)據(jù),其他信號(hào)（控制信號(hào)）必須單獨(dú)傳輸。為了使電路的引出引腳盡可能少，IIS只使用了3條串行總線：時(shí)分復(fù)用的數(shù)據(jù)線、字段選擇線（聲道選擇）、時(shí)鐘信號(hào)線。本系統(tǒng)采用Philips基于IIS音頻總線的UDA1341型音頻CODEC。該CODEC支持IIS總線數(shù)據(jù)格式，采用位元流轉(zhuǎn)換技術(shù)進(jìn)行信號(hào)處理，具有可編程增益放大器(PGA)和數(shù)字自動(dòng)增益控制器(AGC)。由于IIS總線只處理音頻數(shù)據(jù)，因此UDA1341還內(nèi)置了用于傳輸控制信號(hào)的L3總線接口。L3接口相當(dāng)于混音器控制接口，可以控制輸入/輸出音頻信號(hào)的低音及音量大小等。10圖3.12UDA1341的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.12，UDA1341對(duì)外提供兩組音頻信號(hào)輸入接口，每組包括左右2個(gè)聲道。兩組音頻輸入在UDA1341內(nèi)部的處理存在很大差別：第一組音頻信號(hào)輸入后經(jīng)過(guò)1個(gè)0dB/6dB開(kāi)關(guān)后采樣送入數(shù)字混音器；第二組音頻信號(hào)輸入后先經(jīng)過(guò)可編程增益放大器(PGA)，然后再進(jìn)行采樣，采樣后的數(shù)據(jù)要再經(jīng)過(guò)數(shù)字自動(dòng)增益控制器（AGC）送入數(shù)字混音器。因?yàn)橄Ｍㄟ^(guò)軟件的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)輸入音量大小的調(diào)節(jié)，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)選用第二組輸入音頻信號(hào)，通過(guò)L3總線接口控制AGC來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，選擇通道2還可以通過(guò)PGA對(duì)從MIC輸入的信號(hào)進(jìn)行片內(nèi)放大。L3控制接口接在S3C2410X的GPG8、GPG9、GPG10引腳上，利用這3個(gè)I/O口模擬L3總線的全部時(shí)序和協(xié)議。音頻電路原理圖見(jiàn)圖3.13所示：圖3.13音頻電路原理圖11軟件設(shè)計(jì)4.1嵌入式操作系統(tǒng)的選擇主流的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有：WindowsCE系統(tǒng)、VxWorks和嵌入式Linux。Vxworks是一個(gè)運(yùn)行在目標(biāo)機(jī)上的高性能、可裁減的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。它以其良好的可靠性和卓越的實(shí)時(shí)性被廣泛地應(yīng)用在通信、軍事、航空、航天等高精尖技術(shù)及實(shí)時(shí)性要求極其高的領(lǐng)域中，如衛(wèi)星通訊、軍事演習(xí)、彈道制導(dǎo)、飛機(jī)導(dǎo)航等。相對(duì)于WindowsCE系統(tǒng)，Linux用作嵌入式操作系統(tǒng)，具有如下的優(yōu)勢(shì)：(1)Linux具備更靈活的可裁減性，用戶可以依照需要自行對(duì)Linux系統(tǒng)進(jìn)行裁減，這對(duì)于在功能、可靠性、體積、成本和功耗方面有嚴(yán)格要求的專用終端系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常重要的特點(diǎn)。而WindowsCE系統(tǒng)缺乏定制能力。(2)可以用于多種硬件平臺(tái)，如X86、ARM、MIPS、ALPHA、SPARC等，Linux已經(jīng)被移植到多種硬件平臺(tái)，使硬件開(kāi)發(fā)者選擇元件的余地也更大。(3)Linux具有豐富的、功能強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)工具。Linux下面有C、C++、Java以及其它很多的開(kāi)發(fā)工具，而且開(kāi)發(fā)者可以免費(fèi)獲得。Linux具備一整套工具鏈，容易自行建立嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境和交叉運(yùn)行環(huán)境，并且可以跨越嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中仿真工具的障礙，直接使用內(nèi)核調(diào)試器來(lái)做操作系統(tǒng)的內(nèi)核調(diào)試。(4)使用成本低。幾乎所有的商業(yè)用操作系統(tǒng)如Microsoft公司的Window98/NTSever系列，都需要為每一個(gè)拷貝支付相當(dāng)數(shù)量的費(fèi)用。在其下的應(yīng)用軟件每一個(gè)都需要大量的支出來(lái)獲得。商用操作系統(tǒng)下建立一個(gè)開(kāi)發(fā)工具鏈，除了要為操作系統(tǒng)本身付費(fèi)之外，還要為組成工具鏈的應(yīng)用軟件工具包支付大量的費(fèi)用。但是Linux是免費(fèi)軟件，只要遵守GPL(GNUCeneralPublicLicence)的規(guī)定，就可以免費(fèi)獲得拷貝。Linux下有同樣遵循GPL規(guī)定的C、C++、Java等一系列的軟件工具開(kāi)發(fā)包，從功能角度上看并不亞于商用開(kāi)發(fā)包，同時(shí)可以極大的降低開(kāi)發(fā)成本。124.2嵌入式Linux開(kāi)發(fā)環(huán)境的建立(1)選擇Linux開(kāi)發(fā)環(huán)境：①單機(jī)模式（一臺(tái)計(jì)算機(jī)）：Linux環(huán)境，推薦RedHat9.0Windows環(huán)境+CygwinWindows環(huán)境+VMWare虛擬機(jī)（安裝RedHat9.0）②雙機(jī)模式（兩臺(tái)計(jì)算機(jī)）：Windows+Linux本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)采用單機(jī)模式的linux環(huán)境下進(jìn)行開(kāi)發(fā)。在該開(kāi)發(fā)環(huán)境下，Linux的程序編輯、編譯、調(diào)試都在Linux環(huán)境進(jìn)行，不需要轉(zhuǎn)換到Windows環(huán)境下。采用支持GDB的調(diào)試器（如ADT1000A）進(jìn)行調(diào)試，或者通過(guò)Bootloader進(jìn)行簡(jiǎn)單的程序燒寫運(yùn)行等。調(diào)試信息的打印可以通過(guò)串口完成，使用linux下的minicom（類似于Windows上的超級(jí)終端工具）接收并顯示目標(biāo)板傳送的打印信息。Linux串口驅(qū)動(dòng)完成后，可以通過(guò)內(nèi)核打印函數(shù)printk向串口打印信息，這是Linux內(nèi)核調(diào)試過(guò)程中最有效的手段。(2)交叉編譯環(huán)境的建立嵌入式軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程的特點(diǎn)之一就是采用交叉編譯。所謂交叉編譯就是在一個(gè)平臺(tái)上生成可以在另一個(gè)平臺(tái)上執(zhí)行的代碼。由于通用計(jì)算機(jī)擁有非常豐富的系統(tǒng)資源，可以使用方便的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境和調(diào)試工具，而嵌入式系統(tǒng)的系統(tǒng)資源非常緊缺，沒(méi)有相關(guān)的編譯工具，因此，嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)需要借助宿主機(jī)來(lái)編譯出目標(biāo)機(jī)的可執(zhí)行代碼。不同的體系結(jié)構(gòu)有不同的指令系統(tǒng)，因此，不同的CPU需要有相應(yīng)的編譯器。交叉編譯器是通過(guò)編譯一系列GNU工具及庫(kù)文件得到的，這些工具包括：Binutils：GNU的一個(gè)工具包，其中包括匯編器、連接器、歸檔器等一系列工具。Gcc：主要提供C語(yǔ)言編譯器，同時(shí)還支持其它多種語(yǔ)言。Glibc：提供標(biāo)準(zhǔn)的C/C++庫(kù)。Kernelincludefiles：為建立bootstrapgcc提供內(nèi)核頭文件。交叉編譯環(huán)境的構(gòu)建步驟如下：1314①下載Binutils、gcc、glibc、Kernelincludefiles以及內(nèi)核源代碼，和針對(duì)該版本的補(bǔ)丁。②通過(guò)本機(jī)上的gcc編譯Binutils，生成匯編器、連接器等編譯工具。③編譯gcc源碼生成bootstrapgcc，用來(lái)編譯glibc。④使用bootstrapgcc結(jié)合glibc和內(nèi)核源碼，便以生成glibc的標(biāo)準(zhǔn)c庫(kù)。⑤再次編譯gcc源碼，生成完整的gcc編譯器，包含g++編譯器。4.3系統(tǒng)應(yīng)用程序本系統(tǒng)選擇嵌入式Linux作為底層操作系統(tǒng)，向上提供應(yīng)用編程接口API，向下屏蔽具體硬件特性的板級(jí)支持包BSP。系統(tǒng)軟件采用多線程技術(shù)，主進(jìn)程模塊控制GPS位置采集定位、多媒體報(bào)站、公交信息查詢?nèi)齻€(gè)子線程。圖4.1嵌入式GPS公交自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)工作流程圖4.4GPS信息接收解析子程序本子程序?qū)崿F(xiàn)的功能是：GPS模塊采集到的數(shù)據(jù)從串口1讀入緩沖區(qū)后，將緩沖區(qū)的內(nèi)容定時(shí)送給字符串變量，檢測(cè)回車換行符進(jìn)行分行。通過(guò)判別每行信息的前綴識(shí)別不同數(shù)據(jù)行，為不同數(shù)據(jù)行編寫不同數(shù)據(jù)處理程序以獲得有用信息。將解析出來(lái)的經(jīng)緯度信息與各站點(diǎn)信息比較，如果一致調(diào)用Mplayer播多媒體文件進(jìn)行報(bào)站。程序流程圖如圖4.2所示：圖4.2GPS信息接收程序流程圖15總結(jié)實(shí)踐出真知，通過(guò)親自動(dòng)手制作，使我們掌握的知識(shí)不再是紙上談兵。過(guò)而能改，善莫大焉。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測(cè)調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過(guò)而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問(wèn)題，最后在老師的指導(dǎo)下，終于游逆而解。在今后社會(huì)的發(fā)展和學(xué)習(xí)實(shí)踐過(guò)程中，一定要不懈努力，不能遇到問(wèn)題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，然后一一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠(yuǎn)不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會(huì)及他人對(duì)你的認(rèn)可！課程設(shè)計(jì)誠(chéng)然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能上的提升，同時(shí)又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時(shí)，設(shè)計(jì)讓我感觸很深。使我對(duì)抽象的理論有了具體的認(rèn)識(shí)。16參考文獻(xiàn)[1]夏天.公交調(diào)度管理系統(tǒng)研究暨中繼式電子站牌的開(kāi)發(fā):[D],大連理工大學(xué),2006,12.[2]管素清.公交車自動(dòng)報(bào)站和地圖匹配的研究:[D],山東大學(xué),2005.4.[3]周立功主編；ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程[M]（第2版）；北京航空航天大學(xué)出版社；2008.

[4]張崙編著；32位嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與調(diào)試[M]；北京：機(jī)械工業(yè)出版社；2005.

[5]馬洪連，等編著；嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)教程[M]；北京：電子工業(yè)出版社；2006.

[6]王田苗主編；嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例開(kāi)發(fā)[M]；北京：清華大學(xué)出版社；2003.

[7]符意德編著；嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用[M]；北京：清華大學(xué)出版社；2004.[8]JeanJ.Labrosse.邵貝貝等譯.嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)uC/OS-II第2版.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003,5

[9]N.Dillon,“VirtualTapeSetsSaveMoney,Time”,Computer-world32(5),61-61,February1998.

[10]EmagCorp:Miragevirtualtapecontroller.http://www.emaglink.com/MMConnect-VTS.pdf,2002.

[11]C.Z.Meng,X.L.Xu,J.W.Xing,H.Liu,“Designofavirtualtapelibrarybasedonembeddedsystem”,inpreparation.

17附錄#makemenuconfig#makedep#makeclean#makezImage#makemodules#makemodules_installstaticintsmdk2410_audio_open(structinode*inode,structfile*file){intcold=!audio_active;DPRINTK("audio_open");if((file->f_flags&O_ACCMODE)==O_RDONLY){if(audio_rd_refcount||audio_wr_refcount)return-EBUSY;audio_rd_refcount++;}elseif((file->f_flags&O_ACCMODE)==O_WRONLY){if(audio_wr_refcount)return-EBUSY;audio_wr_refcount++;}elseif((file->f_flags&O_ACCMODE)==O_RDWR){if(audio_rd_refcount||audio_wr_refcount)return-EBUSY;audio_rd_refcount++;audio_wr_refcount++;}elsereturn-EINVAL;18if(cold){audio_rate=AUDIO_RATE_DEFAULT;audio_channels=AUDIO_CHANNELS_DEFAULT;audio_fragsize=AUDIO_FRAGSIZE_DEFAULT;audio_nbfrags=AUDIO_NBFRAGS_DEFAULT;if((file->f_mode&FMODE_WRITE)){init_s3c2410_iis_bus_tx();audio_clear_buf(&output