基于ARM的嵌入式車載GPS定位系統(tǒng)設計
系統(tǒng)的軟件平臺的搭建其實就是嵌入式linux操作系統(tǒng)的移植移植工作,主要包括4步:建立交叉編譯環(huán)境,移植引導程序,編譯內(nèi)核,生成根文件系統(tǒng)。
交叉編譯工具主要由gcc,binutils和glibc這幾部分組成。由于重新建立一個交叉編譯工具鏈比較復雜也沒有任何意義,所以本文使用已經(jīng)做好的工具鏈。因此建立交叉編譯環(huán)境的過程實際就是對工具包cross-3.3.2.tar.bz2解包的過程。
本文移植的Bootloader是韓國Mizi公司開發(fā)的vivi.首先在根目錄下創(chuàng)建一個armsys2410目錄,對vivi_armsys.tgz執(zhí)行解壓命令。解壓完成后進人vivi_armsys.執(zhí)行命令makememmonfig,然后選擇"Load on Alternate Configuration File"菜單,再寫入arch/def-co-igs/smdk2410,進行vivi的裁剪。執(zhí)行make命令進行編譯,在vivi_armsys目錄下生成vivi二進制文件。最后將其燒寫到Flash.
內(nèi)核的編譯通過命令make menueorffig進行內(nèi)核的配置;通過命令make dep建立依賴關系;通過命令make zlmage建立內(nèi)核。得到Linux內(nèi)核壓縮映像zhnage.最后通過vivi命令提示模式下使用下載命令,將壓縮映像文件zlmge裝載到flash存儲器中。
Linux支持多種文件系統(tǒng)。cramfs是Linus Torvalds撰寫的只具備最基本特性的文件系統(tǒng)。本文使用mkcramfs工具對主機里已有cramfs文件系統(tǒng)進行制作和壓縮。最后也要燒寫到flash的相應部分。
3 GPS模塊驅動程序的開發(fā)
Linux將設備分為最基本的兩大類,字符設備和塊設備。字符設備是單個字節(jié)為單位進行順序讀寫操作,通常不使用緩沖技術;而塊設備則是以固定大小的數(shù)據(jù)塊進行存儲和讀的。
GPS模塊驅動程序是在UART驅動程序的基礎上加入對GPS模塊初始化和對GPS模塊輸出數(shù)據(jù)處理的部分,構建一個獨立的驅動模塊,在導航系統(tǒng)進實時導航工作模式時掛接到系統(tǒng)內(nèi)核中,實現(xiàn)GPS功能。
3.1 初始化/清除模塊
在初始化程序段中要完成對GPS設備的注冊,設備節(jié)點的創(chuàng)建和對串口相關寄存器的初始化。部分代碼如下:
3.2 兩個數(shù)據(jù)結構定義
模塊驅動的最終目的就是取得GPS信息,因此規(guī)范GPS數(shù)據(jù)是對數(shù)據(jù)傳遞的可靠性和速率都是有益的。
struct GPS_DATA{
unsigned int hour;//小時,24小時制
unsigned int minute;//分
unsigned long Second;//秒,精度小數(shù)點后三位
unsigned long latitude;//緯度
unsigned char southornorth;//緯度屬于南北的標志碼
unsigned long longitude;//經(jīng)度
unsigned char eastorwest;//經(jīng)度屬于東西的標志碼
};//其中包括了在導航系統(tǒng)中所需的幾個重要數(shù)據(jù)。
另外還有對驅動模塊文件操作結構的定義。即:
static struct file_operations gps_fops={ead:gps_read,
rite:gps_write,
octl:gps_ioctl,
open:gps_open,
elease:gps_release,
};//定義了設備操作映射函數(shù)結構。
3.3 驅動程序的模塊操作
在導航系統(tǒng)進入GPS導航模式時,系統(tǒng)首先是將GPS模塊注冊到操作系統(tǒng)中,實現(xiàn)初始化過程,再通過gps_open函數(shù)打開設備,此過程中完成對中斷、緩沖區(qū)以及定時器等資源的申請,為GPS數(shù)據(jù)讀取做準備。通過gps_write()向模塊寫命令字來是自主地選擇工作模式,gps_ioctl()則是選擇串口傳輸模式,使之與GPS模塊傳輸模式相匹配。之后的應用程序將創(chuàng)立一個獨立的進程為進行GPS數(shù)據(jù)的讀取gps_read(),該進程沒有數(shù)據(jù)時進程會一直處于睡眠等待數(shù)據(jù),有數(shù)據(jù)來,進入中斷處理模塊,完成數(shù)據(jù)的分析,生成GPS_DATA數(shù)據(jù)結構,供導航使用。這個進程是隨著導航模式的切換而終止的,此時除了關閉進程外,還需要用gps_release()釋放申請的所有資源,并關閉設備。
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