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現(xiàn)在社會(huì)是一個(gè)高度信息化、網(wǎng)絡(luò)化的社會(huì)，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)全面滲透到日常生活的每個(gè)角落，信息時(shí)代、數(shù)字時(shí)代使得嵌入式產(chǎn)品獲得了巨大的發(fā)展契機(jī)。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛，軍事國防是嵌入式系統(tǒng)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域�，F(xiàn)在各種武器控制如火炮控制、導(dǎo)彈控制和智能炸彈制導(dǎo)引爆控制，以及坦克、艦艇、轟炸機(jī)、陸�？崭鞣N軍用電子裝備，雷達(dá)、電子對抗軍事通信裝備和野戰(zhàn)指揮作戰(zhàn)等各種專用設(shè)備上，都可見嵌入式系統(tǒng)的影子。
1 系統(tǒng)總體概述
1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)由ARM板、ADU3600板、顯示器、母板等組成。
1.2 ARM處理器特點(diǎn)
ARM（Advanced RISC Machine）微處理器體系結(jié)構(gòu)目前被公認(rèn)為是嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域領(lǐng)先的32位嵌入式RISC微處理器結(jié)構(gòu)，采用32位地址和數(shù)據(jù)總線，其地址空間達(dá)到了232=4GB,具有功耗低、性價(jià)比高和代碼密度高等特點(diǎn)；大量使用寄存器，多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成，指令執(zhí)行速度更快；尋址方式靈活簡單，執(zhí)行效率高。
1.3 ADU3600板特性
克服了慣性定向產(chǎn)品精度隨時(shí)間和溫度漂移的缺陷，用載波測量技術(shù)和快速求解整周模糊度技術(shù)，解算出兩個(gè)GPS接收機(jī)天線處位置和兩天線相位中心連線與真北之間的夾角。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2.1 數(shù)據(jù)接收電路
選用的GPS天線為零相位測量型天線，饋線與天線在阻抗、增益、放大倍數(shù)等方面與標(biāo)配的天線有很好地匹配。
前天線：用天線饋線一端連接接口，另一端連接GPS前天線（前進(jìn)方向）。
后天線：用天線饋線一端連接接口，另一端連接GPS后天線（后退方向）。
GPS后天線相位中心到GPS前天線相位中心的連線我們稱為基線�；�與真北間的夾角我們稱為方位角�；�越長定向精度就越高，通�；�長度增加一倍，定向精度也會(huì)提高一倍。應(yīng)盡可能將兩個(gè)天線安裝間距拉長，這樣可提高定向精度。
2.2 數(shù)據(jù)處理電路
接收板通過兩條GPS天線接收到數(shù)據(jù)后，進(jìn)行第一次數(shù)據(jù)處理、分類、打包等，然后通過串口把處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)由母板傳送給主板，主板接收到數(shù)據(jù)后，進(jìn)行第二次數(shù)據(jù)處理、分類、打包等一系列工作，最后通過顯示屏把相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，并同時(shí)通過串口經(jīng)由母板把數(shù)據(jù)發(fā)送給外設(shè)。
2.3 接口電路
（1）顯示接口
液晶顯示器（LCD）具有耗電省、體積小等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中。LCD顯示器就是通過給不同的液晶單元供電，控制其光線的通過與否，從而達(dá)到顯示的目的。
（2）串行接口
本系統(tǒng)采用的RS-232C是由美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA制定并采用的一種串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)發(fā)展成為一種國際通用的串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
嵌入式軟件可以分為三大類：系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和支撐軟件。系統(tǒng)軟件控制和管理嵌入式系統(tǒng)資源，為嵌入式應(yīng)用提供支持的各種軟件，如設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、嵌入式操作系統(tǒng)等；應(yīng)用軟件是嵌入式系統(tǒng)中的上層軟件，它定義了嵌入式設(shè)備的主要功能和用途，并負(fù)責(zé)與用戶進(jìn)行交互；支撐軟件是輔助軟件開發(fā)的工具軟件，如交叉編譯器、在線仿真工具等。本系統(tǒng)中的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件是運(yùn)行在嵌入式設(shè)備上，支撐軟件運(yùn)行在普通PC機(jī)上。
3.1 板級(jí)支持包
設(shè)備驅(qū)動(dòng)層也叫板級(jí)支持包（Board Support Package,BSP），它包含了嵌入式系統(tǒng)中所有與硬件相關(guān)的代碼，并向上提供一個(gè)虛擬的硬件平臺(tái)使操作系統(tǒng)運(yùn)行其上。它包括引導(dǎo)加載程序Bootloader和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。Bootloader是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前運(yùn)行的一小段程序，通過這段程序，我們可以初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映射圖、從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境設(shè)置到一個(gè)合適的狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核做好準(zhǔn)備；設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序就是一組庫函數(shù)，用來對硬件進(jìn)行初始化和管理。并向上層軟件提供良好的訪問接口。
3.2 嵌入式操作系統(tǒng)（Embedded Operating System,EOS）
本系統(tǒng)采用的VxWorks是美國WindRiver System公司開發(fā)的一款嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，具有良好的可靠性和卓越的實(shí)時(shí)性，是目前嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域中使用最廣泛、市場占有率最高的商業(yè)系統(tǒng)。它基于微內(nèi)核的體系結(jié)構(gòu)，采用GNU類型的編譯和調(diào)試器，多數(shù)API函數(shù)都是專有的。
3.3 集成開發(fā)環(huán)境
Tornado是WindRiver公司推出的一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境。
3.4 應(yīng)用軟件
本系統(tǒng)程序采用標(biāo)準(zhǔn)C語言編寫，在Tornado集成開發(fā)環(huán)境中調(diào)試，通過串口或網(wǎng)絡(luò)通信線路傳輸并裝載到ARM板中，最終脫離宿主機(jī)在ARM板中單獨(dú)運(yùn)行。
4 系統(tǒng)性能指標(biāo)
（1）定位誤差不大于30 m,定向誤差不大于0.06°；
（2）定位定向不超過2 min;
（3）陽光下可讀的EL顯示器；
（4）總功率不超過10 W;
（5）包裝箱體積不大于410 min×322 mm×216 mm,質(zhì)量不大于20 kg;
（6）適合于-40℃~50℃工作，適合于-55℃~60℃儲(chǔ)存。
5 結(jié)束語
本系統(tǒng)在綜合考慮硬件平臺(tái)、嵌入式處理器、外圍設(shè)備、接口電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，經(jīng)測試達(dá)到硬件的穩(wěn)定性和可靠性要求；軟件設(shè)計(jì)中嵌入式平臺(tái)、操作系統(tǒng)、編程語言、集成開發(fā)環(huán)境的選擇上充分考慮了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可擴(kuò)展性。
作者：渠奕 來源：《山西電子技術(shù)》
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