2.1 系統(tǒng)硬件設計

　　嵌入式GPS公交自動報站系統(tǒng)按功能模塊可分為：GPS模塊、Flash/RAM、JTAG口/串行接口/USB口、音頻設備/揚聲器、LCD觸摸屏及核心處理器S3c2410x。系統(tǒng)硬件框圖如圖3所示。

　　核心處理器S3C2410X是一款由Samsung公司設計的低功耗、高度集成的16/32位RISC處理器，它采用272 腳FBGA 封裝，為手持設備和一般類型應用提供了低價格、低功耗、高性能小型微控制器的解決方案。S3C2410X的顯著特性是其CPU核心為一個16/32位的ARM920T RISC處理器。ARM920T實現了MMU、AMBA BUS和Harvard高速緩沖體系結構。這一結構具有獨立的16KB指令Cache和16KB數據Cache，每個都是由8字長的行(line)構成。通過提供一系列完整的系統(tǒng)外圍設備，S3C2410X可大大減少整個系統(tǒng)的成本，不需要為系統(tǒng)配置額外器件。工作頻率最高達到203MHz，同時具有MMU（內存管理單元），使得處理器輕松運行于Windows CE、Linux等操作系統(tǒng)，可進行較為復雜的信息處理。

　　GPS模塊采用美國Garmin公司的GPS 15模塊。GPS 15系列是Garmin公司新推出的產品,具備12個平行接收頻道，最多能同時解算12顆衛(wèi)星訊息，以供快速定位與導航。使用者不需初始化設定，可自動搜尋衛(wèi)星信號，進行定位功能，并輸出NMEA 0183標準資訊。所有GPS 15系列產品皆具有低耗電設計。使用讀寫式記憶體設計，內部使用記憶體電池，斷電后儲存資料不流失。3.3V～40V的大范圍輸入電壓承載設計及輸出界面選擇，針對不同領域提供全方位更靈活的運用，即便是在公交車上電壓不穩(wěn)定的環(huán)境下也不會受到影響。表1為GPS模塊接口定義，與ARM處理器相應管腳連接即可。

　　系統(tǒng)外擴一個USB口，使用廉價的1GB或2GB的U盤作為海量存儲器來存放站點信息及廣告等多媒體文件。

　　2.2 系統(tǒng)軟件設計

　　目前主流的嵌入式實時操作系統(tǒng)有：Windows CE系列(含Pocket PC)、VxWorks和嵌入式Linux。相對于Windows CE、VxWorks，Linux用作嵌入式操作系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢：用戶可以依照需要自行對Linux系統(tǒng)進行裁剪，這對于在功能、可靠性、體積、成本和功耗方面有嚴格要求的專用終端系統(tǒng)來說是一個非常重要的特點；可以用于多種硬件平臺；Linux為開源軟件，使用靈活，開發(fā)成本低。

　　本方案采用的Linux版本為韓國MIZI公司為S3C2410X處理器開發(fā)的開源版本板級BSP包Linux 2.4.18-rmk7-pxa1。該版本也是三星公司的S3C2410X demo板上的Linux演示版本，已根據S3C2410X處理器的配置作了片級開發(fā)，但由于是開源版本，外圍驅動做的并不完整,需要加入一些驅動程序（LCD驅動、USB驅動）。同時，由于使用的硬件芯片和三星的demo板并不相同，需要在配置Linux時進行一些調整，并修改部分源代碼。最主要的工作是對存儲單元的配置以及文件系統(tǒng)的建立，并在Linux內核的基礎上開發(fā)應用程序(MPlayer播放器、Qt圖形應用程序、GPS定位應用程序），如圖4。

　　2.2.1 GUI設計

　　QT/Embedded是一個專門為小型設備提供圖形用戶界面的應用框架和窗口系統(tǒng)。它提供了豐富的窗口小部件（Widgets）,并支持窗口部件的定制，因此可以為用戶提供漂亮的圖形界面。Qt是KDE等項目使用的GUI支持庫，有許多基于Qt的X Window程序可以方便地移植到Qt/Embedded上。Qt/Embedded以原始Qt為基礎，并做了許多出色的調整以適用于嵌入式環(huán)境。在Qt中加入觸摸屏驅動的接口函數，便可支持觸摸功能。

　　移植Qt時，在裝有Linux的PC機上安裝交叉編譯環(huán)境，編譯器版本為arm-linux-gcc-3.4.1，在/root/.bash_profile中修改編譯器搜索路徑；編譯庫文件(libjpeg-iwmmxxt.tar.bz2)；編譯工具包(tslib.tar.gz、tmake-1.13.tar.gz)；編譯Qtopia桌面環(huán)境(qtopia-free-source-2.1.1.tar.bz2)；最后將交叉編譯后得到的Qtopia桌面環(huán)境、Qtopia.sh文件及相應的庫文件下載到自動報站系統(tǒng)。

　　在公交車未到站時，如果有乘客通過觸摸屏查詢信息，則觸發(fā)人機交互中斷，調用Qt圖形應用程序。該程序可以通過觸摸屏顯示當前時間、本公交運行路線圖、首末班車發(fā)車時間及本線路沿途各站點所經過的其他公交車。

　　2.2.2 多媒體播放器

　　用于播放景點介紹、廣告等信息的播放器選用MPlayer播放器，它基于0.2.0版本的Libmpeg2函數庫編寫，因此支持多種流行的圖像壓縮格式，例如：MPG、DAT、BIN、VOB、ASF、WMF、AVI等。MPlayer播放器本身編譯自帶了多種類型的編碼器，不需要再安裝xvid、ffdshow、ac3、filter、ogg、vobsub等解碼器。本系統(tǒng)移植采用較新版本的MPlayer-1.0pre7try2.tar.bz2。
2.2.3 GPS定位應用程序

　　GPS模塊工作流程如圖5所示。任務啟動后，模塊接收GPS信息，然后解析出GPS信息，根據解析出來的經緯度信息與數據庫中存儲的站點信息比較，計算出實際距離。如果距離到達閥值時，啟動GPS報站中斷。

　　2.2.4 系統(tǒng)軟件總流程

　　系統(tǒng)的軟件流程如圖6所示。上電后，首先完成系統(tǒng)初始化，然后創(chuàng)建GPS 信號檢測任務，并進入此任務執(zhí)行GPS信號檢測及解析，同時監(jiān)測是否有GPS報站中斷產生。若有中斷產生，則啟動MPlayer播放器播報站名、景點介紹等信息；若沒有，則檢測是否有觸摸屏中斷產生。若有中斷，則進入人機交互界面；否則啟動MPlayer播放器播報廣告、公益信息等，同時檢測、解析GPS信號。

　　本嵌入式公交自動報站系統(tǒng)采用GPS定位技術，具有體積小、播報準確的特點。系統(tǒng)可存儲多條線路，方便公交車臨時更換運營線路；并利用觸摸屏作為人機交互界面，方便乘客查詢相關信息；可提供廣告等增值業(yè)務。系統(tǒng)基本解決了當前各大城市公交系統(tǒng)報站出錯的問題。

參考文獻

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