车载卫星定位导航系统设计

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1、本科毕业设计论文题目：车载卫星定位导航系统设计 作者姓名 何冬晖 指导教师 柴婉芳讲师 沈永增教授 专业班级 电子信息工程0802 学 院 信息工程学院 提交日期 2012年5月25日浙江工业大学本科毕业设计论文车载卫星定位导航系统设计作者姓名：何冬晖指导教师：柴婉芳讲师沈永增教授浙江工业大学信息工程学院2012年5月Dissertation Submitted to Zhejiang University of Technology for the Degree of BachelorCarsatellitepositioning and navigationsystem designStu

2、dent: He DonghuiAdvisor: Lecturer Chai WanfangProfessor Shen YongzengCollege of Information EngineeringZhejiang University of TechnologyJune 2011浙江工业大学本科毕业设计论文车载卫星定位导航系统设计摘 要车载卫星定位导航系统是为了解决汽车文明带来的日益严重的城市交通问题而提出的。目前应用最为广泛的卫星导航系统是美国的GPS（Global Positioning System，全球定位系统），因此本文以GPS为主进行研究。本文首先简单介绍了全球4大导航定

3、位系统，对比了各个系统的优劣，决定用兼容GPS系统和北斗系统的模块。重点介绍了基于ARM(Advanced RISC Machines)芯片和android系统的车载卫星导航系统的设计理念和设计流程。通过编写测试代码，用开发板试验模块接受解析GPS数据的功能，然后继续android系统中间层的研究，完成android应用层到Linux底层的对GPS模块的调用，最终在开发板上基本实现了地图实时定位的功能。关键词：GPS,北斗，android，定位导航，ARMDISSERTATION TITLE IN ENGLISHABSTRACTCar satellite positioning and nav

4、igation system was proposed in order to solve the growing problem of urban traffic automobile civilization. Currently the most widely used satellite navigation system is the U.S. GPS (Global Positioning System) ,This article is studying on GPS.This article first briefly describes the four global nav

5、igation and positioning system, comparing the pros and cons of each system, and decided to use the module compatible with the GPS system and the Beidou system. Focuses on the design concept and process of car satellite navigation system based on ARM(Advanced RISC Machines) chip and the android syste

6、m. To accept the function of parsing the GPS data by writing test code, test module development board, and then continue to the middle of the android system layer to complete the call of the Android application layer to Linux the bottom of the GPS module, the final panel in the development of basic

7、map in real time positioning function. Key Words: GPS, Beidou, android, positioning and navigation, ARMII目 录摘 要IABSTRACTII第1章 绪论11.1 引言11.2 国内外的研究发展现状21.3 研究背景及意义3第2章 车载卫星定位系统简介42.1 GPS卫星定位系统42.2 定位原理42.3 车辆监控终端解决方案6第3章 需求分析73.1 CPU选择及分析73.1.1 CPU型号73.1.2 DM3730芯片介绍73.2 串口93.2.1 串口介绍93.2.2 RS-232103

8、.2.3 串口扩展芯片103.3 GPS、导航电子地图应用123.3.1 芯片选择123.3.2 GPS模块硬件分析与设计143.3.3 UM220模块及该方案的特点163.3.4 GPS协议163.3.5 地图应用程序19第4章 android系统简介与开发环境的搭建204.1 android系统简介204.2 android开发环境的搭建204.2.1 JDK安装214.2.2 Eclipse安装214.2.3 Android SDK安装224.2.4 ADT安装234.3 android学习中的问题汇总244.3.1 android导入项目常见问题解决24第5章 GPS模块测试程序(Li

9、nux下)调试285.1 ubuntu与开发板之间的nfs挂载285.2 6410上的GPS模块的调试及结果295.3 调试过程中遇到的问题34第6章 android系统下GPS及串口应用程序的开发366.1 android系统下GPS的构架解析366.2 如何打通android中间层386.3 串口及GPS应用程序运行结果426.3.1 android上的串口测试程序426.3.2 自编简单GPS应用程序演示436.4 地图定位446.4.1 定位演示446.4.2 地图使用中的遇到的问题45第7章 总结46参考文献47附录 1 GPS模块及接口原理图49附录 2 串口扩展芯片及GPS模块接

10、口PCB图50附录 3 程序流程图51附录 4 GPS在Linux下的测试程序主代码52附录 5 GPS应用程序android源码55致谢5959浙江工业大学本科毕业设计论文第1章 绪论1.1 引言二十世纪五十年代，前苏联学导航的概念起源于航海业，最初是引导船只安全航行。早在中国先秦时期发明的司南以及宋朝时期发明的指南针，都是人类在导航和定位方面做出的早期探索。随着近代科学技术的发展，后来出现了汽车、飞机、火箭等高级的载运工具，导航的领域也扩充到了整个人类的生活空间乃至宇宙空间，人们对导航提出了更高的要求，保证航行安全、并且信息要实用丰富1。GPS全称为Global Positioning S

11、ystem，即全球定位系统，是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性、全球性、全天候、精密、实时连续、高效的特点。广泛应用于陆海空导航、导弹制导、精密定位、时间传递及速度测量等方面2。近几十年来，全球定位系统GPS的出现和飞速发展，导航定位进入了一个新时代。在车辆导航方面，用户不必去考虑庞大的GPS系统是如何运转的，只需要一个客户端接收机就可以实现动态定位，并且目前接收机的价格越来越低，性能也越来越好，越来越多的车辆需要配备GPS导航定位系统。电子地图是计算机与地图学的结合产生和发展而来的。广义上讲，电子地图是通过计算机技术并在计算机环境中使用的地图。狭义上讲，电子地图即屏幕地图3。随着

12、计算机技术及其硬件的迅猛发展，电子地图方面也得到了极大地发展，逐渐形成以电子地图为雏形，以信息系统为基础的GIS(Geographic Information System)地理信息系统，即一种采集、存储、分析、显示与应用地理信息的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术。在资源调查、环境评估、区域发展规划、公共设施管理、交通安全等领域得到了广泛的应用4。伴随着GIS电子地图的出现和快速发展，GPS定位结果的准确性和GIS电子地图中数据处理和直接显示结合在一起即和GPS的GIS结合使得导航事业进入了嵌入式车载导航系统的研究与开发全新的领域。通过GPS定位信息，人们可以知道所处的坐标位置。

13、再配合具有坐标系统的电子地图，就可以通过计算机在电子地图中实时、准确、形象地显示出自己所处的地理位置，以及获得所处位置的周围环境和其他更多的信息。使得导航系统导航性能更准确，服务项目更丰富5。1.2 国内外的研究发展现状我国智能交通系统的发展起步较晚，二十世纪九十年代之前，主要是在一些大城市引进和消化城市交通信号控制系统。九十年代以后开始逐步应用GPS车辆监控调度系统。从我国的情况来看，GPS车辆导航系统不如车辆跟踪定位监控系统市场来得成熟，发展还处在初始阶段6。相关的基础配套设旌与资源正在完善之中，对于实时交通信息的发布和完善的电子导航地图的提供与更新机制，缺乏实际的解决方案和途径，因而市场

14、推进困难重重。但面对庞大的汽车市场，GPS车载系统的潜力不可估量，其发展前景比较乐观。市场上，许多新的硬件产品层出不穷，由于生产成本的降低，其价格大体上一直都在降低，而性能却在提高。许多嵌入式操作系统的应用与推广，也为人们的研发提供了极大的便利7。车载卫星定位系统，属于智能交通系统(即通过运用先进的信息、通信和控制等高新技术对传统运输系统进行改造而形成的一种信息化、智能化和社会化的交通运输方式)的分支，在智能交通系统这一庞大的体系中，占有极其重要的地位。作为整个智能交通系统的基础，车载卫星定位系统的主要目的就是找出特定车辆在特定时间的位置。目前，车辆导航电子地图的规范的行业标准和国家标准正在由

15、中国全球定位系统技术应用协会承担制订，适合我国应用的GPS与某些GLONASS（Global Navigation Satelite System,全球卫星导航系统）相关标准也正在由信息产业部电子第四研究所牵头制订中8。国外对于智能交通系统的研究，已经开展了三、四十年，美国，日本和欧洲等国都为此投入了大量的资金、人力和物力，取得了很多有价值的成果，并成为世界智能交通系统研究的三大基地。另外一些国家和地区对智能交通系统的研究也有相当大的规模，如澳大利亚、韩国、新加坡和香港等。目前可以说，全球正在形式一个新的智能交通系统产业，发展规模和速度惊人。在这样的形势下，车载导航系统肯定会迎来一个新的发展时

16、期。我们必须立足于新技术和新形势，着眼于该领域中的关键问题，在这方面做出创造性的研究和实践9。1.3 研究背景及意义 随着城市化进程的加快，城市交通势必成为城市化发展的重大问题。汽车产业的快速发展，使得汽车已成为并且在相当长的时期内将还是城市交通的主要运载工具。城市交通中面临的交通拥挤和堵塞、交通事故频发、以及交通中存在的资源浪费等问题，将严重制约影响着城市化的发展和人民的生活10。近年来我国汽车数量猛增，由于车辆增多引起的城市交通问题也将日益突出，为此非常有必要加强车载导航定位系统的研究11。 目前，在我国大部分车辆都还没有配装有GPS导航定位系统，能够配有包含诸多功能及丰富信息的导航电子地

17、图更是极少。导航电子地图作为GPS(全球卫星定位系统)技术、GIS(地理信息系统)技术、计算机技术、数据库技术、网络技术等众多学科技术的集成产品。其功能实用，信息丰富，大体上是将空间信息、地理信息通过计算机技术转化为电子地图信息产品，传达给用户，以达到商业、民用、军用等目的12。导航电子地图的质量是由其覆范围、信息含量、精确度、表现形式的水平来衡量。并逐步发展为信息具体，信息量大能够反映现实世界的三维高质量地图。导航电子地图与普通电子地图相比，有位置精确、查询快速明确、灵活方便等特征。导航电子地图中定位精度的高低直接影响着产品的质量好坏及其应用层次。空间位置信息是GIS导航电子地图中的基本信息

18、，例如在算距离，计算面积等方面，位置信息是不可缺少的13。 GPS和GIS的结合在应用范围上不断扩大，深度上也逐步加深，由此而产生的导航电子地图也越来越受到社会的关注，在餐饮、娱乐、旅游、医疗救护、交通疏散、消防等方面都得到了应用。国家的相关部门和企业都对此投入了大量的人力、财力，物力从事这方面的科研与应用研究。导航电子地图也将成为高新技术产业14。 另外一个重要问题就是目前国内厂商缺乏核心技术，无法深入到芯片级的开发，当前的手持车载导航终端上帝GPS模块基本都是美国或者台湾的产品15。第2章 车载卫星定位系统简介2.1 GPS卫星定位系统 全球定位系统是美国从本世纪70年代开始研制，历时20

19、年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空等进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。经近10年我国测绘等部门的使用表明，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、T程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命16。 全球定位系统属美国第二代卫星导航系统。该系统的空间部分使用24颗高度约2.02万千米的卫星组成卫星星座。21+3颗卫星均为近网形轨道，运行周期约为11小时58分，分布在六个轨道面上(每轨道四颗)

20、，轨道倾角为55度。卫星的分布使得在地球的任何地方，任何时间都可观测到四颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形17。这就提供了在时叫上连续的全球定位能力。 随着全球定位系统的不断政进，硬、软件的不断完善，应用领域正在不断地扩展，目前已遍及国民经济各种部门，并开始逐步深入人们的日常生活。2.2 定位原理 利用GPS定位的方法很多种，按照参考点的不同可分为：单点定位(绝对定位)和相对定位(差分定位)18。单点定位是利用GPS卫星和用户接收机之间的距离观测值，直接确定用户接收机天线在WGS一84(World Geodetic System)坐标系中相对于坐标系原点一地球质心的绝对位置。该方

21、法的优点是只需一台GPS接收机。但由于单点定位的结果受卫星星历误差和卫星信号传播过程中的大气延迟误差的影响比较显著，定位精度较差1920。相对定位也叫差分定位，即使用至少两台GPS接收机，同步观测相同的GPS卫星。其中一台接收机被安置在地面的已知点上作为基准点，将实际的观测量与已知的精确位置比较得出差分修正量，然后将此修正量传输给其它的用户接收机，用户再根据此修正量来修正自身的观测量，从而提高定位结果的精度。 GPS定位系统的工作原理是：在离地面2万2百公里的高空上有24颗GPS卫星，它们环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星由于卫星的位置精确可知，在G

22、PS模块中，可得到卫星到模块的距离，利用三维坐标中的距离公式，只要接收到3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置（X,Y,Z）。图2-1 GPS定位原理 根据图2-1（出自文献智能车辆定位导航系统及应用）可以确定下面的方程式：上面方程中c为GPS信号的传播速度(即光速)。通过解上述方程组，再经过处理分析后，消去大部分误差，得到一个较准确的位置。以上就是GPS定位的基本原理21。2.3 车辆监控终端解决方案图2-2 车载监控终端方案设计 （1）北斗/GPS导航模块：接收北斗卫星信号和GPS卫星信号，解算出终端的实时位置，并发送给应用处理单元。 （2）应用处理单元：运行监控终端内部程序，进

23、行数据处理和周边设备控制，主要包括信息显示、告警、数据存储、车辆状态采集、通信协议处理以及相关接口。 （3）GPRS/CDMA(Code Division Multiple Access,码分多址)模块：负责车载监控终端与控制中心之间的通讯， 可以是GSM(Global System of Mobile communication, 全球移动通讯系统)/CDMA短信通道或GPRS/CDMA数据通道。 （4）电源模块：负责系统供电。第3章 需求分析3.1 CPU选择及分析3.1.1 CPU型号考虑到ARM处理器的强大性能和发展前景，以及一体机系统设计需要的大量外围设备，我们选择TI公司的DM37

24、30芯片作为CPU(CentralProcessingUnit, 中央处理器)。3.1.2 DM3730芯片介绍 DM3730 采用ARM Cortex-A8与C64x+ DSP(Digital Signal Processing, 数字信号处理)内核，在单个片上系统上集成影像及视频加速器 、3D图形处理器(仅DM3730)以及高性能外设，是要求高清视频处理或大规模数据处理应用的理想选择。这些应用包括导航系统、媒体播放器、医疗患者监护设备、工业测量测试设备、工业视觉以及便携式通信等。DM37x处理器与OMAP35x系列处理器软件兼容，与SitaraAM37x 器件引脚对引脚兼容，可便捷地将产品

25、升级到更高性能选项。DM3730 与 DM3725 之间的差异在于DM3725不具备3D图形加速器。从OMAP3530升级到DM3730 的客户能够在功耗锐降约40% 的情况下，实现提高50%的ARM性能与提高40%的DSP性能，以及2倍的图形性能。800MHz C64x+ DSP与硬件视频加速器可实现独立于ARM处理器的音频与高清720p视频解码与编码(配套提供音频与视频编解码器)，从而可在ARM上进一步扩展，运行更多高级应用以及支持各种响应的2D或3D图形用户界面，实现工业个人数字助理等应用。DM3730特性：1. 融合了ARM Cortex A8以及TMS320C64+，主屏分别为1-G

26、Hz和800-MHz2. 对TMS320C64有先进的长指令a. 每个时钟都有一个12*12位和32*32位的乘法器b. 8个独立的高速功能单元c. 有64/32位的通用存储器d. 指令代码大小集成降低e. 所有的指令是有条件的3. SDRAM控制器 a. 16/32位的的内存控制器并且可以寻址1G字节的地址空间 b. SDRAM为低电平接口4. 通用存储器控制器控制器 a. 16位的地址数据乘法器 b. 多达8个芯片选择引脚，每个芯片选择一脚有128M字节的地址空间 c. 和NOR FLISH、NADE FLISH、SRAM、Pseudo-SRAM为无缝接口5. 1.8V的输入输出，0.9V

27、到1.2V用处理器上6. 串行通信 a. 有5个多通道缓冲串口 1、3、4、5串行端口有512字节的收发缓冲区 2端口有5k字节的收发缓冲区 128通道的收发方式IIS(Internet Information Services, 互联网信息服务)、PCM(Pulse Code Modulation, 脉冲编码调制)驱动、T总线有直接接口b. 高速/全速/低速的USB(Universal Serial BUS, 通用串行总线)的多端口USBc. 一个HDQ/1-weite 接口d. 4个UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, 通用异步

28、接收/发送装置)7. ARM Cortex A8 a. ARM v7的结构 b. 32K字节的指令缓存c. 32K字节的数据缓存d. 256K字节的L2缓存e. 32K字节的ROMf. 64K字节的共享SRAMg. 12个32位的通用程序定时器h. 2个32位的看门狗i. 1个32为的安全监管看门狗j. 高达188GHz的I/O管脚8. 515-pin s-PBGA 封装9. 423-pin s-PBGA 封装与ARM9相比的优缺点1. 优点：a. DM3730处理器复杂的流水线架构基于双对称的，顺序发射的，13级流水线，带有先进的动态分支预测，可实现2.0 DMIPS/MHz。b. 结合功率

29、优化的加载存储流水线，为功率敏感型应用提供2.0 DMIPS/MHz的速率 遵从ARMv7架构规范。c. 集成的L2缓存：使用标准编译的ARM建立而成，64K到2MB的可配置容量 ，可编程的延迟。d. 优化的L1缓存 ：经过性能和功耗的优化 ，结合最小访问延迟和散列确定方式，以便将性能最大化，将功耗最小化。e. 处理器集成了一个可调尺寸的二级高速缓冲寄存器，能够同高速的16K或者32K一级高速缓冲存储器一起工作，从而达到最快的读取速度和最大的吞吐量。2. 缺点：a. 由于频率太高，很容易引起型号的不完整。b. ARM9仍然占有很大一部分的市场空间。c. 成本相对于ARM9来说成本太高。d. 由

30、于芯片更加复杂，对于学习来说，难度增加。3.2 串口3.2.1 串口介绍 串行接口（Serial Interface）是指数据一位位地顺序传送，其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信，并可以利用电话线，从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，但传送速度较慢。一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。串行通讯的特点是：数据位传送，传按位顺序进行，最少只需一根传输线即可完成；成本低但传送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到几千米；根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。 根据实际情况，考虑到还有一些模块需要通过串口与CPU相连，因此我们决

31、定设计5个串口,其中TTL电平的串口有4个，RS232电平的串口有1个，由于DM3730只提供了3个串口，因此需要用到串口扩展模块。3.2.2 RS-232RS-232也称标准串口，最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。传统的RS-232-C接口标准有22根线，采用标准25芯D型插头座，后来使用简化为9芯D型插座（DB9），现在应用中25芯插头座已很少采用。 RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。由于其发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布

32、电容，其传送距离最大为约15米，最高速率为20kb/s。RS-232是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的，其驱动器负载为37k。所以RS-232适合本地设备之间的通信。在一般的微处理器中集成了3.3V的LVTTL电平串口，其中LVTTL的标准所定义逻辑1对应23.3V电频，逻辑0对应00.4V电频，可以直接使用。为了和标准的RS-232串行设备通信，采用一块MAX3232芯片。3.2.3 串口扩展芯片由于DM3730采用的是CUS封装，因此完整的串口占有3个，而根据实际情况，需要5个串口，因此需要串口扩展芯片。串口扩展芯片有很多，比如SP2237、GM8125、VK3200等同类系类

33、。这次我们选择VK3233。VK3233是业界首款具备 UART/SPI(Serial Peripheral Interface-, 串行外设接口) 接口的3通道UART器件。可以通过模式选择使得该芯片工作于以下任何一种主接口模式下： 当主接口为UART时，VK3233将一个标准3线异步串口（UART）扩展成为3个增强功能串口（UART）。主接口UART在数据传输时可以选择需要转义字符和不需要转义字符两种模式。此外，主接口的UART 以通过引脚配置为红外通模式。 当主接口为SPI接口时，VK3233实现SPI桥 /扩展3个增强功能串口（UART）的功能。 扩展的子通道的UART具备如下功能特点

34、： a.每个子通道UART的波特率、字长、校验格式可以独立设置，最高可以提供1Mbps的通信速率。 b.每个子通道可以独立设置工作在IrDA红外通信、RS-485自动收发控制、9位网络地址自动识别、硬件自动流量控制、广播 收等高级工作模式下。 c.每个子通道具备收/发独立的16 BYTE FIFO(First Input First Output, 先入先出队列)，FIFO的中断为4级可编程条件触发点。 d.提供一个子通道的调制解调器控制信号。芯片管脚及其属性（图3-1，3-2来自VK3233数据手册）：图3-1 VK3233（3）芯片连接图图3-2 芯片连接图T管脚连接DM3730的UART

35、3_TXR管脚连接DM3730的UART3_TX3.3 GPS、导航电子地图应用 3.3.1 芯片选择该车载多媒体一体化拟采用了和芯星通 UM220 三系统高性能 GNSS 模块，基于公司具有完全自主知识产权的多系统多频率高性能SoC（System On Chip, 片上系统）芯片，能够同时支持BD1 S/L、GPS L1 两个频点。UM220外形尺寸紧凑，采用 SMT(Surface Mounted Technology, 表面贴片技术) 焊盘，支持标准取放及回流焊接全自动化集成，尤其适用于低成本、低功耗领域。下图为其性能指标。表3-1 UM220性能指标通道基于192 通道Nebulas

36、芯片定位精度(RMS)3m 三维频率速度精度(RMS)0.1m/sBD2 B11PPS*20nsGPS L1 数据更新率1Hz(可升级更高频率)定位模式单系统独立定位数据格式NMEA 0183 多系统联合定位首次定位时间(TTFF) 冷启动: 35s热启动: 1s重捕获: 1s表3-2 物理特性尺寸40 x 30 x 4mm温度工作温度：-40C+85C天线接口管脚 2 输入存储温度：-45C+90C封装60个管脚SMD表面贴装表3-3 电气特性电压+3.03.6 VDC功耗350mW表3-4 功能接口3xUART1x 12C1 x 1PPS 输出2 x SPI1 x 事件输入和芯星通UM22

37、0模块具有出色的导航定位性能，该模块通过相关器、FFT(Fast Fourier Transformation, 快速傅里叶变换)和匹配滤波器混合应用以及算法优化，能在各种复杂环境下快速首次定位并保持稳定的捕获跟踪能力。先进的多路径抑制技术有效保证导航定位精度和可靠性。 UM220模块的主要特点：a. 尺寸小（仅40x30mm）、重量轻。b. 超低功耗（功耗仅350mW），是市场上功耗最低的北斗/GPS导航模块。c. 基于Nebulas多系统多频率高性能SoC芯片，具有出色的捕获跟踪和导航定位能力。d. 支持北斗/GPS单系统独立定位和双系统联合定位，双系统互为备份，提高整机可用性和可靠性。e

38、. SMD表面贴装封装方式，方便客户量产图3-3 UM220外观3.3.2 GPS模块硬件分析与设计图3-4 UM220的结构框图上图为UM220的结构框图（出自UM220数据手册），从图中我们可以得知，改模块的接口非常丰富。UM220包括了3个可配置串口，默认的波特率为9600bps，3个串口均可由用户自行配合，最高可设为230400bps。输入/输出信号类型为LVTTL电平。该模块只能通过串口3进行升级，常规启动时，需要在复位信号有效时间内保持产口3的内输入管脚为恒定的高电平。另外需要注意到是，复位引脚低电平有效，有效时间不得少于2毫秒。该模块通过RF_IN针脚向有源天线提供2.85V电源

39、。a、提供3.3V电源VCCb、连接GNSS_ANT信号至天线，注意线路50欧姆阻抗匹配c、串口1连到用户的处理器，用户通过串口1来控制模块，并从模块收NMEA数据d、模块只能通过串口3升级，确保串口3可以通过接口与PC互连e、PIN49脚为复位引脚，用户将该PIN拉低来复位UM220f、C6电容既可以接地，也可以接VCC。即若电源使用3.3V时，电容C4取0.1微法，电容C5，C7，C8取0.1微法。3.3.3 UM220模块及该方案的特点导航定位是车辆监控终端的首要功能，北斗/GPS导航模块是监控终端的核心部件。和芯星通UM220模块具有出色的导航定位性能，该模块通过相关器、FFT和匹配滤

40、波器混合应用以及算法优化，能在各种复杂环境下快速首次定位并保持稳定的捕获跟踪能力。先进的多路径抑制技术有效保证导航定位精度和可靠性。该方案的主要特点：a. 同时支持BD2/GPS。 b. 授时精度优于20ns，可在各卫星系统间自由切换。c. 单颗芯片实现多系统兼容，是真正意义上的多系统融合方案。d. 同时支持单系统授时和多系统联合授时。e. 软件接口可根据用户需求定制。3.3.4 GPS协议 该芯片采用的GPS协议是NMEA-0183(National Marine Electronics Association, 全国海洋电子协会)协议。 该协议为NAEA 0183 2.0版，此协议是为了在

41、不同的GPS导航设备中建立统一的RTCM标准。NAEA 0183语句以ASCII格式输出，传输速率可自定义。NMEA通讯协议所定义的标准通讯接口参数为：波特率：4800bit/s（缺省值 ）；数据位：8位；停止位：1位；奇偶校验：无；传输长度表：传输长度=传输总字符数/每秒传输数；表3-5 NMEA标准通讯接口参数表波特率每秒传输数语句最大字符1200120GPGGA722400240GPGSA654800480GPGSV2109600960GPRMC70 NMEA通讯协议所规定的通讯语句都已是以ASCII码为基础的，NMEA-0183协议语句的数据格式如下：“$”为语句起始标志；“，”为域分

42、隔符；“ *”为校验和识别符，其后面的两位数为校验和，代表了“$”和“*”之间所有字符的按位异或值（不包括这两个字符）；“/”为终止符，所有的语句必须以回车换行来结束，也就是ASCII 字符的“回车”（十六进制的0D）和“换行”（十六进制的0A）。在读取输出语句时数据之间最好用“，”区分，不要按位读取，以保证应用程序的兼容性。1、GGA$GPGGA、M, 、*hh$GPGG,语句ID，表明该语句为GlobalPositioning System Fix Data（GGA）GPS定位信息。UTC时间，hh mm ss格式（定位它的卫星提供）。纬度dd mm mmmm 格式（前导位数不足则补0）。

43、纬度方向 （北纬）或S（南纬）。经度ddd mm mmmm 格式（前导位数不足则补0）。经度方向E（东经）或W（西经）。GPS状态指示：0未定位， 1无差分定位信息， 2带差分定位信息 ，3-无效GPS，6-正在估算。正在使用的卫星数量（00- 12）（前导位数不足则补0）。HDOP水平精度因子（0.5- 99.9）。海平面高度（-9999.9- 99999.9）。地球椭球面相对大地水准面的高度。差分GPS信息，即差分时间（从最近一次接收到差分信号开始的秒数，如果不是差分定位将为空）。差分站ID号0000 - 1023（前导位数不足则补0，如果不是差分定位将为空）。2、GSA$GPGSA、*h

44、h$GPGSA，语句ID，表明该语句为GPSDOP and Active Satellites（GSA）当前卫星信息。定位模式M手动，A自动。当前状态 1无定位信息，22D 33D。PRN号0132（伪随机噪声码），当前信道（共12个信道）正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）。PDOP综合位置精度因子（0.5- 99.9）。HDOP水平精度因子（0.5- 99.9）。VDOP垂直精度因子（0.5- 99.9）。3、GSV$GPGSV、*hh$GPGSV，语句ID，表明该语句为GPSSatellites in View（GSV）可见卫星信息。GSV语句的总数目（1 -3）。当

45、前GSV语句数目（1 -3）。显示卫星的总数目0012（前导位数不足则补0）。卫星的PRN号星号（01- 32）（前导位数不足则补0）。卫星仰角（00- 90）度（前导位数不足则补0）。卫星旋角（00- 359）度（前导位数不足则补0）。信噪比（0099）dbHz。*语句共两条，每条最多包括4颗星的处所。每个星有4个数据，即星号 仰角方位信噪比。4、RMC$GPRMC、*hh $GPRMC，语句ID，表明该语句为RecommendedMinimum Specific GPS/TRANSIT Data（RMC）推荐最小定位信息。定位时UTC时间hhmmss.sss格式。状态A=定位V=导航。经度

46、ddmm.mmm 格式（前导位数不足则补0）。经度方向N（北纬）或S（南纬）。纬度dddmm.mmmm （前导位数不足则补0）。纬度方向E（东经）或W（西经）。速率,节，Knots。方位角（二维方向指向，相当于二维罗盘）。当前UTC日期ddmmyy 格式。磁偏角，（000- 180）度（前导位数不足则补0）。 磁偏角方向，E=东经 W=西经。这是4种最常用的语句格式，这次设计中主要处理RMC格式的语句，因为它最简单，但信息包含的很全面。3.3.5 地图应用程序 本次设计的应用平台是android，因此初步选定用谷歌地图来显示定位，因为其程序完善成熟，功能丰富。但是由于板子网络连接问题，最终选用

47、可以离线使用的老虎地图。第4章 android系统简介与开发环境的搭建4.1 android系统简介Andy Rubin创立了两个手机操作系统公司：Danger和Android。Danger 5亿美元卖给微软，今年成为了Kin，Android4千万美元卖给Google。 Android是Google于2007年11月05日宣布的基于Linux平台的开源移动操作系统的名称，该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成。它采用软件堆层（Software Stack，又名软件叠层）的架构，主要分为三部分。底层以Linux内核工作为基础，由C语言开发，只提供基本功能；中间层包括函数库Library

48、和虚拟机Virtual Machine，由C+开发。最上层是各种应用软件，包括通话程序，短信程序等，应用软件则由各公司自行开发，以Java作为编写程序的一部分22。不存在任何以往阻碍移动产业创新的专有权障碍，号称是首个为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件。 Google通过与软、硬件开发商、设备制造商、电信运营商等其他有 关各方结成深层次的合作伙伴关系，希望借助建立标准化、开放式的移动电话软件平台，在移动产业内形成一个开放式的生态系统23。 Android 作为Google企业战略的重要组成部分，将进一步推进“随时随地为每个人提供信息”这一企业目标的实现。全球为数众多的移动电话用户正在使用

49、各种基于 Android 的电话。谷歌的目标是让（移动通讯）不依赖于设备甚至平台。出于这个目的，Android 将补充，而不会替代谷歌长期以来奉行的移动发展战略：通过与全球各地的手机制造商和移动运营商结成合作伙伴，开发既有用又有吸引力的移动服务，并推广这些产品24。4.2 android开发环境的搭建 搭建开发环境的步骤：1JDK安装。2Eclipse安装。3Android SDK安装。4ADT安装。4.2.1 JDK安装 最新版的JDK可以从甲骨文去下载，接下来的工作就是安装提示一步一步走。设置环境变量步骤如下：1.我的电脑-属性-高级-环境变量-系统变量中添加以下环境变量：2.CLASSP

50、ATH值为：. （既当前文件夹）3.Path: D:JavaJDK1.7.0_03（既安装JDK的文件夹）安装完成之后，可以在检查JDK是否安装成功。打开cmd窗口，输入java version 查看JDK的版本信息。出现类似下面的画面表示安装成功了：图4-1 验证JDK安装是否成功4.2.2 Eclipse安装 可以从http:/www.eclipse.org/downloads/下载最新版的eclipse，下载如下图所示的Eclipse IDE for Java Developers（92M）的win 32bit版25：图4-2 Eclipse下载解压之后即可使用。4.2.3 Androi

51、d SDK安装在Android Developers下载android-sdk_r05-windows.zip，下载完成后解压到任意路径。运行SDK Setup.exe，点击Available Packages。如果没有出现可安装的包，请点击Settings，选中Misc中的Force https:/.这项，再点击Available Packages 。选择希望安装的SDK及其文档或者其它包，点击Installation Selected、Accept All、Install Accepted，开始下载安装所选包。在用户变量中新建PATH值为：Android SDK中的tools绝对路径（本机

52、为D:AndroidDevelopandroid-sdk-windowstools）。图4-3 设置Android SDK的环境变量 “确定”后，重新启动计算机。重启计算机以后，进入cmd命令窗口，检查SDK是不是安装成功。 运行 android h 如果有类似以下的输出，表明安装成功：图4-4 验证Android SDK是否安装成功4.2.4 ADT安装 打开 Eclipse IDE，进入菜单中的 Help - Install New Software点击Add.按钮，弹出对话框要求输入Name和Location：Name自己随便取，Location输入http:/dl-图4-5 Add S

53、ite设置 确定返回后，在work with后的下拉列表中选择刚才添加的ADT，会看到下面出有Developer Tools，展开它会有Android DDMS和Android Development Tool，勾选他们。 如下图所示：图4-6 ADT安装设置然后就是按提示一步一步next。完成之后选择Window Preferences.在左边的面板选择Android，然后在右侧点击Browse.并选中SDK路径，本机为：D:javaandroid-sdk-windows。点击Apply、OK，配置完成。4.3 android学习中的问题汇总4.3.1 android导入项目常见问题解决 在

54、eclipse中使用现成的代码的过程中发现直接导入的eclipse项目大都不能直接使用，总结下出现的问题和解决方案：1project.properties或default. Properties的问题 有的项目这两个问题不能在eclipse下直接打开，会提示：图4-7 eclipse打开项目错误 解决方案：在eclipse下选择 open with-system editor,或者直接在文件夹中选择用记事本打开，如下：图4-8 editor设置打开后，需要修改“target=android-10”跟你下载的android版本对应上，这里android-10并不是android的真实版本。看看这

55、里就知道了，api版本后就是需要填的了：图4-9 api设置修改好对应的版本后，关了项目再打开，就可以看到了，第一个项目中是正常的，第二个没有对应的android api版本的情况：图4-10 正确显示2.Description Resource Path Location TypeAndroid requires compiler compliance level5.0 or 6.0. Found 1.7 instead. Please use Android Tools Fix ProjectProperties. All Providers Test line 1 Android ADT

56、 Problem这个问题是因为java api版本的问题引起的，本机上用的1.7的最新版本，而现有的代码是1.6或1.5的版本。解决方案：选择项目，右键-Properties,如图：图4-11 properties勾选“ enable project specific settings”,然后选择正确的api版本，选择”apply”即可。这样下载的项目就可以使用了。第5章 GPS模块测试程序(Linux下)调试5.1 ubuntu与开发板之间的nfs挂载为方便调试，这里用的方法是在6410开发板中烧写Linux操作系统，然后通过nfs挂载将测试程序快速放入开发板系统中。因此先来讲讲如何进行nf

57、s挂载。首先设置上网方式为桥接(Bridged)：VsettingNetwork Adapter设置IP（与开发板在同一网段）： gedit /etc/network/interfaces为auto loiface lo inet loopbackauto eth0iface eth0 inet staticaddress 192.168.0.111netmask 255.255.255.0gateway 192.168.0.255注意：若想要Ubantu系统上网，最后四行语句必须注释掉，因为本机Ubantu是用NAT方式上网且是由DHCP自动分配IP地址的这与此处的静态地址冲突了。改完后保存

58、，重启网络设置，方法：sudo /etc/init.d/networking restart安装NFS：在虚拟机上新建一个终端，依次输入以下命令：sudo apt-get install portmapsudo apt-get install nfs-kernel-server设置共享目录：gedit /etc/exports在最后一行加/home/arm6410/root *(rw,sync,no_root_squash)（格式：共享目录+空格+*代表允许所有的网段访问+rw表示客户机对该目录有读写的权限+sync是资料同步写入内存和硬盘+no_root_squash表示允许挂载此目录的客户机享有主机的root身份） 重启NFS服务：service portmap restart service nfs-kernel-server restart 然后ping一下开发板试试，在超级终端上挂上开发板。mount t nfs o nolock 192.168.0.111:/home/arm6410/root /mnt。192.168.0.111是ubuntu的ip地址。使用umount /mnt卸载。总结：注意开发板和主板的ip必须再一个网段内，子网掩码和网关必须相同。Ping的之前最好重启计算机，然后要关防火墙，关360，