嵌入式linux在经济社会中的应用实例—GPS系统

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华东交通大学理工学院

Institute of Technology.

East China Jiaotong University

课程论文

Course Thesis

题目嵌入式linux在经济社会中的应用实例—GPS系统

分院：电信分院

专业：通信工程

班级： 2008-2

学号： 224

学生姓名：骆玉春

指导教师：徐涢基

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摘要

本文以S3C2410处理器的GPS手持设备开发过程为例，介绍了嵌入式 Linux 系统软硬件的设计与开发。通过本文的实例，可以加深对嵌入式Linux开发流程的概念的理解，了解嵌入式Linux系统开发的基本过程。

随着全球定位系统（GPS，Globe Positioning System）的广泛应用，GPS 手持终端设备的市场需求越来越大。

首先，分析系统工作原理，再选择合适的参考硬件平台，然后选择合适的操作系统和软件。

Linux对S3C2410处理器支持得相当好，操作系统内核和应用程序都是开放源码的。因此，Linux可以完全按照自己的需要裁减配置系统，使得尺寸更小，而且Linux操作系统性能比Windows操作系统性能更优越。

关键词：GPS系统；linux；系统硬件；系统软件；设计；

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目录

摘要 (1)

目录 (2)

第一章需求分析 .......................................................................................................... 错误!未定义书签。

1.1 系统工作原理 (3)

1.2 选择参考硬件平台 (3)

1.3 选择操作系统和软件 (4)

第二章系统硬件设计 (5)

2.1 电源电路设计 (5)

2.2 复位电路设计 (7)

2.3 时钟电路设计 (7)

2.4 SDRAM接口电路设计 (8)

2.5 Flash接口电路设计 (9)

2.6 JTAG接口电路设计 (12)

2.7 USB接口电路设计 (12)

2.8 键盘输入接口电路设计 (13)

2.9 LCD（触摸屏）接口电路设计 (13)

2.10 GPS接口电路设计 (13)

2.11 PCB设计制作 (14)

第三章系统软件设计 (15)

3.1 U-Boot的移植 ...................................................................................................... 1错误!未定义书签。

3.2 linux内核的移植 (16)

3.3 应用程序的开发移植 (17)

第四章系统集成与部署 ............................................................................................ 错误!未定义书签。参考文献 . (21)

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第一章需求分析

随着全球定位系统（GPS，Globe Positioning System）的广泛应用，GPS 手持终端设备的市场需求越来越大。本项目要设计开发一款手持GPS工程样机。

首先，分析系统工作原理，再选择合适的参考硬件平台，然后选择合适的操作系统和软件。

1.1系统工作原理

系统首先通过GPS模块获得绝对位置数据，并将数据通过UART通信方式传给处理器，经处理器处理后得到当前地图的相对位置，并实时显示到LCD上，使用户随时知道自己的方位；键盘和触摸屏作为人机接口，进行进一步的查询工作；USB用于同微机通信，是可选功能；存储器单元用于存储数据，包括操作系统和应用程序。

1.2选择参考硬件平台

目前半导体供应商提供各种ARM/XSCAE体系结构的处理器，有些ARM926和XSCALE核的处理器都已经用来设计手机等高端移动通信设备，有些则可以用来设计中低端的PDA设备。考虑价格因素，采用Samsung的S3C2410ARM920T处理器。S3C2410属于中低端的处理器，适合手持设备并且国内外参考硬件平台很多，系统大部分模块在硬件平台上可以直接测试。

系统包括CPU、GPS模块、存储器单元、LCD模块、触摸屏、键盘、USB接口等部分组成，功能框图如图1-1所示。

图 1-1 系统功能框图

根据项目的需求，可以适当调整硬件配置。例如：总共需要多少存储空间，使用什么型号的Flash等。同时也要考虑软件支持的程度，驱动程序能否支持新的接口芯片等。本项目的硬件参考配置如下：

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1、CPU单元（S3C2410X16/32-bit ARM920T内核）。

2、存储器单元（2MB NOR Flash和32MB NAND Flash，64MB SDRAM）。

3、复位电路（包括上电复位和手段复位，至少保持4个时钟周期的有效低电平，保证系统的可靠复位）。

4、电源电路。

5、时钟电路（外部 12MHz时钟输入，经内部PLL倍频至200MHz及32.768KHz 的RTC时钟输入）。

6、实时时钟（内部RTC带日历功能）。

7、LCD接口。

8、触摸屏接口。

9、键盘接口。

10、GPS模块。

11、USB接口。

1.3选择操作系统和软件

Samsung S3C2410是最开放的开发设计平台。它的软件和硬件设计资料可以免费从互联网上获取，并且WindowsCE和Linux两种操作系统都能支持。在参考板上一般可以直接对Windows CE和Linux进行测试。

Linux对S3C2410处理器支持得相当好，操作系统内核和应用程序都是开放源码的。因此，Linux可以完全按照自己的需要裁减配置系统，使得尺寸更小，而且Linux操作系统性能比Windows操作系统性能更优越。另外，可以避免支付Windows产品的版税。S3C2410在Linux社区有庞大的用户群，可以获取丰富的开发调试信息。

我们选择Linux作为工程样机的操作系统。由于图形界面要求并不复杂，可以选择QT/Embedded图形系统。

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第二章系统硬件设计

2.1电源电路设计

电源电路的设计是非常重要的，特别是对于手持设备来说，如何减少系统的功耗往往成为工程师最为头疼的问题。不过本节不会深入研究如何降低功耗，只是用一个最普通的方案实现。电源框图如图2-1所示。

图2-1 电源管理系统功能框图

电源由电池提供的2.4V电压输入，经DC/DC开关电源变换器升压至5V输出，3.3V由低压差线性电压源LDO通过＋5V调整输出得到，1.8V则由LDO通过3.3V 调整输出得到，这样完成了系统供电。我们知道电源分开关电源和线性电源，那么在嵌入式系统中我们该如何选择呢？每种方式都有自己的优点和弱点，表2-1总结了这两种电源的优缺点。

表2-1 开关电源和线性电源的优缺点

线性电源通常由一只工作在电网频率的变压器、一个桥式整流器和一只电容器组成。变压器能够升压也能够降压，同时还与电网隔离。交流正弦波经过桥式整流器整流后的信号，再用电容器平滑为直流电压，这是未经调节的直流电压。为了在输出端得到调节性能较好的电压，增加了一只线性电压调节器。这样，电压的调节性能较好，但是电源的元件数量增多了，成本也提高了，效率通常低于50%。

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开关电源输出电压的调节性能很好，频率较高，可以在输入端加上通用范围的电压，而且发热少、尺寸小、重量轻。开关电源的主要元件有脉冲宽度调制驱动器、MOSFET功率晶体管、一只变压器以及反馈电路。效率通常高于50%，既省电，元器件的寿命也更长。

根据以上的分析，在输入输出压降幅度大、功耗高，或是要求升压的场合，往往采用开关电源方案；在压降小、功率要求不是很大的时候，使用线性电源为宜。电源是整个系统中最重要的环节，大多数不稳定的因素或故障都是由于电源方面的设计造成的，因此必须加以重视，否则后患无穷。

本例中使用的DC/DC …… 此处隐藏：11713字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……