发布时间 : 星期四 文章基于GPS的巡逻哨兵管理系统(2)(1)(1)(1) - 图文更新完毕开始阅读44a949f5f111f18583d05ad7
第二章 系统的基本结构和工作原理
2.1 系统的结构组成 2.1.1 系统性能
该系统从性能方面来说，主要具有如下特点： （1）定位参数
引入GPSOne定位技术，可以弥补GPS定位技术的不足；此外，系统的热启动时间小于3秒，冷启动时间小于20秒，定位误差低于5米，在盲区的定位误差小于15米。
（2）存储功能
本系统具有较大的存储容量，同时还可以采用SD卡对数据进行读取。 （3）电气特性
系统直接使用车内的12V直流电源进行供电，然后经过电源转换模块后对不同的系统功能模块进行供电，要求静态电流不得高于4毫安。
2.1.2 系统构成
该系统主要由人机交互模块、定位导航模块以及主控模块构成，具体如下： （1）人机交互模块
人机交互模块是本系统的核心模块，也是系统与用户进行交互的直接模块。它主要由键盘灯、触摸屏、LED指示电路以及LED显示屏构成。
（2）定位导航模块
该模块主要完成系统的导航与定位功能，主要由GPS定位模块以及GPSOne定位模块构成。
（3）主控模块
主控模块是整个系统的大脑，负责对系统各个功能模块进行调度与控制，其主要由复位电路、电源、SPI接口、串口、存储器以及中央处理器构成。
2.2系统工作原理
对系统进行电路设计，是保证系统正常运行的基础，也是系统开发过程中不可或缺的工作。本系统的电路设计如图4-2所示。
图4-2 系统电路设计方案
Fig.4-2 The circuit design of system
由图4-2可知，系统的电路设计方案中包括了人机交互模块、电源管理模块、外围通信接口等，具体如下：
（1）人机交互模块。该模块主要由按键、触摸屏以及LCD显示灯构成。 （2）电源管理模块。该模块对系统的电源进行管理，主要由汽车内的电源经过转换后进行供电。
（3）外围通信接口。该模块主要是为外界与终端提供通信的接口。
（4）存储模块。该模块主要用于存储系统数据，本系统使用的存储模块是64M的NORFLASH与SDRAM。
（5）定位模块。该模块包含了GPS定位模块以及GPSOne定位模块两种，本系统中使用M+12作为GPS定位模块，使用DTG-800作为GPSOne定位模块。
（6）中央处理器。近年来，ARM公司研究的ARM核处理器得到了广泛的认可，因此本系统使用的是S3C2410作为处理器芯片。
2.2.1 S3C2410处理器
本系统采用的是32位的S3C2410作为开发板，其实物如图4-3所示。
图4-3 S3C2410开发板实物图 Fig.4-3 S3C2410 board.
处理器是嵌入式硬件平台的核心，影响着整个系统的运行性能[34]。因此，对于芯片封装、外设接口以及运行速度都有较高的要求，在对处理器进行选择时，首先要考虑的就是结构轻巧、功能强大以及运行稳定等原则。
S3C2410作为三星公司首推的ARM内核处理器，具有性能高、功耗低以及生产成本低等优势，在功能敏感以及成本低的领域具有较强的应用优势。S3C2410采用的哈佛高速缓存体、BUS、AMBA以及MMU体系结构，具有独立的数据缓冲器与指令缓存器。此外，S3C2410还搭载了CP15以及CP14作为内部的协助处理器，其中CP15主要辅助存储系统的控制，而CP14辅助调试的控制，其基本框架如图4-4所示。
图4-4 S3C2410内部结构图
Fig.4-4 The internal structure of S3C2410
由图4-4可知总结出S3C2410具有以下功能[35]：
（1）触摸屏可以提供两个模拟信号引脚以及四个控制信号引脚。
（2）CMOS转换器可以接收8个通道的模拟信号，并可以将其转换为10位二进制数据。
（3）提供117个通用的输入/输出端口，有11个表示的是中断。
（4）提供1通道内部定时器以及4通道脉宽调制定时器，并且具有看门狗定时器功能。
（5）提供1端口USB设备接口以及2端口USB主机接口。
（6）16KB数据缓存器以及16K指令缓冲器的存储单元，主要完成虚拟地址到物理地址的映射。
（7）提供四种I2C的工作模式，具有4通道DMA控制器。 （8）LED液晶控制器，为系统提供必要的控制信号。
2.2.2 GPS模块电路设计
全球定位系统中的硬件部分包括信号接收设备和天线，这里面的天线是信号接收的前端硬件设备，然后GPS接收机从中对信息进行提取，再使用两个通用异步串行的收发器进行连接。在本系统中，使用的是M+12模块，该模块最大的特点在于其功耗较低、体积较小以及成本较低，其引脚的功能如表4-1所示。