（毕业论文 字数： 18137页数：43）摘 要：本系统的设计是基于 FS2410P 的嵌入式硬件平台以和基于ADS开发环境的软件编译环境实现的。该方案实现过程中利用了编程接口函数，实现了GPS数据的采集、解析及最终显示，并测得测试所在地岳阳的GPS数值。完全实现了本课题的要求，并具有以下特色与优点：
1) 整个系统的硬件都是在 FS2410P 嵌入式硬件平台上实现的，该平台以 S3C2410 处理器为核心，配备了大量的硬件资源，其中以通讯串口接入的GPS模块和ARM嵌入式系统中的微处理器S3C2410在本系统中尤为重要。
2) 整个系统的软件是在宿主机即PC机上构建，并最终在ADS开发环境下通过连接和编译实现的。
3) 本系统具有连接操作简单，数据分析快速，精确度较高等优点。

关键词：S3C2410,嵌入式系统,GPRMC ,ADS,GPS定位算法


ABSTRACT ：The system design is based on FS2410P embedded hardware platform based on the ADS and the software development environment compiler Environmental achieve. Implementation of the program is the process of using the API function, realized the GPS data collection, analysis and ultimately, in the test and measurement of GPS location Yueyang numerical. Fully achieved this subject, and has the following features and benefits :
1) the whole system hardware are FS2410P embedded hardware platform to achieve, and The S3C2410 processor platform at the core, with a lot of hardware resources, Serial communication with the GPS module access and ARM Embedded Microprocessor System of the Department of the S3C2410 Marketing is especially important.
2) the whole system software in the host computer that is built PC, ADS and ultimately in the development environment by linking and compiling achievable.
3) connected with the system is simple, rapid data analysis, high precision advantages.

Keywords : S3C2410, embedded systems, GPRMC, ADS, a GPS positioning algorithm

目 录

摘 要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1绪论 4
1.1 概述 2
1.2 国内外技术发展现状及趋势 5
1.3 嵌入式开发前景 3
1.4 课题背景及意义 3
1.5 本课题主要任务 5
2 基于S3C2410的开发讨论 5
2.1 嵌入式系统 5
2.2 FS2410平台的简单介绍 6
2.3 S3C2140处理器的介绍
2.4 开发语言
2.5 系统开发过程
3 嵌入式GPS 数据采集及解析系统开发及调试环境介绍 10
3.1 开发环境（ADS）的介绍 10
3.2 用AXD进行代码调试 11
4 嵌入式GPS数据采集及解析系统的硬件实现方案 12
4.1 嵌入式GPS数据采集及解析系统整体结构 12
4.2 嵌入式GPS数据采集及解析系统硬件构成 12
4.3 嵌入式GPS数据采集及解析系统硬件的实现方案 13
5 GPS数据采集及解析系统软件实现 16
5.1 GPS数据采集及解析系统相关原理介绍 16
5.2 GPS数据采集及解析系统程序设计 24
5.3 GPS数据采集及解析系统程序流程图 30
6 嵌入式GPS数据采集及解析系统实现结果 36
7 总结 37
参考文献 38
致　谢 39


1绪论

1.1引言
嵌入式系统一般指非 PC 系统，有计算机功能但又不称之为计算机的设备或器材。它是以应用为中心，软硬件可裁减的，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。简单地说，嵌入式系统集系统的应用软件与硬件于一体，具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点，特别适合于要求实时和多任务的体系。嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是可独立工作的“器件”。
嵌入式系统的硬件部分，包括处理器、存储器及外设器件和I/O端口、图形控制器等。嵌入式系统有别于一般的计算机处理系统，它不具备像硬盘那样大容量的存储介质，而大多使用EPROM, EEPROM或闪存(Flash Memory)作为存储介质。软件部分包括操作系统软件和应用程序。嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物。
嵌入式系统的高速发展极大地推动了ARM 嵌入式微处理器的发展。以前的嵌入式系统大多采用CISC（复杂指令集计算机）架构，该体系由于指令集庞大，指令长度不固定，指令执行周期有长有短，使指令译码和流水线的实现在硬件上非常复杂，给芯片的设计带来了很大的麻烦。跟 CISC 相比，开发出来的 RISC（精简指令集计算机）则很好地解决了这些弱点。RISC 以其硬件结构单纯，成本低，省电良好的优良特性受到了嵌入式系统的青睐，尤其是32 位RISC 处理器，而ARM 正是32 位RISC 微处理器。

1.2国内外技术发展现状及趋势
由于近年来微电子技术的飞速发展，处理器速度增长非常快而存储器成本迅速下降，其结果就是目前在嵌入式系统中发生了革命性的变化。最重要的进展是在网络化设备中。现在，可以使得嵌入式系统具备网络功能并将它们与 Internet 或企业联网连接起来。这种特性增强了嵌入式系统多方面的实用性，例如，可以将 Web 服务器嵌入到任何设备中并将它与 Internet 相连，并可以通过桌面机上运行的浏览器远程监控设备。这些网络化信息设备包括从简单的 Web 照相机到复杂的核能厂监控系统。甚至可以将我们家里的门锁变成一个能远程控制的网络化设备。
在移动设备领域也取得了革命性的进展。使用蜂窝移动网络的移动设备不再仅仅用于语音通信。现在，移动设备使用第三代 (3G) 无线网络用于访问数据、语音和视频。与以前不同，移动设备现在是一种带有嵌入式操作系统和应用软件的强大工具。很多移动设备能够运行 Java 浏览器并能够下载 Java applet (java 小程序)　且在本地执行这些程序。这些设备还能够在本地存储数据库。此外，这些嵌入式系统拥有强大的计算和通信能力。现在，要感谢移动设备中嵌入式软件所发挥的功能，使我们在任何地点、任何时间的数据、语音和视频应用的通信成为现实。
再者，因为嵌入式系统的处理器处理能力的极大改善，很多原来只能在桌面计算机上运行的应用程序现在都能够在嵌入式系统上运行了，包括用于数据通信的协议转换器、路由器和网关，利用Internet 基础设施提供低成本的远距离语音通信的VOIP终端、汽车导航系统等等。
另一个令人感兴趣的进展是在可穿戴计算机 (wearable computer ) 中。正如其名称所暗示的那样，可穿戴计算机是一种可穿戴的嵌入式系统――它能够被 塞进口袋中或是成为眼镜架的一部分。可穿戴计算机可当作秘书使用，能够识别表情，提醒用户约会等等。
所有这些发展导致了进入一个无形计算的时代，或者称作隐藏计算机的时代，些时的“计算机”完全没有普通我们所见的外观。不断增长的设备数量――从门锁到导弹,都是能够远程监控或控制的嵌入式系统。

1.3课题背景及意义
自从五七年第一颗人造卫星上天，六十年代的人造卫星导航定位技术，七十年代美国军方开始发展GPS（Global Positioning System）卫星导航定位系统，直至1995年4月27日美国国防部宣部“GPS系统已具备全部运作能力”。GPS计划的实现历时23年，耗资200多亿美元，前后共发射35颗卫星，目前仍在轨道上正常工作的有二25颗卫星，其中1颗为实验卫星，24颗为工作卫星。它具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力，是美国第二代卫星导航系统，其特点是全天候、高精度、应用广，是迄今最好的导航定位系统。它广泛的应用价值，引起了各国科学家的关注和研究，前苏联和西欧各国的科学家在积极开发利用GPS信号资源的同时，还致力于研究开发各自的卫星导航定位系统，如前苏联建成的GLONASS卫星导航系统，我国也在致力于发展自已的卫星导航定位系统。同时，它的出现也导致了测绘行业一场深刻的技术变革。
美国政府最初开发GPS导航定位系统主要为用于军队导航、收集情报等军事目的，后来对民用领域开放，将GPS系统分为军用码和民用码，但两者的接收精度相差很大。由于GPS具有全天候、高精度、自动化、高效益的特点，特别是随着GPS系统的不断改进，软、硬件的不断完善以及美国终止降低民用GPS接收机精度的作法，应用领域得到不断地开拓，目前已遍及国民经济各个部门，并开始进入人们的日常生活。人们可以开着装有先进GPS导航系统的汽车，随时为你指示行进方向，你可以戴着手表式的接收机为你在原始森林里旅游探险指明方向。另外，在大地测量、工程测量、地籍和房产测绘、工程变形监测、资源勘察方面以及航空摄影测量、海洋测量、山体滑波监测、运载工具导航和管制、地壳运动监测、地球动力学研究等领域均得到了成功的应用。GPS导航定位系统之所以在许多领域得到广泛应用，出现了与GPS系统相关的产业，这都得益于其本身所具有的诸多优点，概括起来主要有以下几个方面。
（1）定位精度高：通过很多应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50km以内可达10-6m，100km-500km可达10-7m，1000km以上可达10-9m，在300-1500m工程精密定位中，1小时以上观测的解算，其平面位置误差小于1mm。基线边长越长越能突显是定位精度高的优势。
（2）观测时间短：由于GPS系统的不断完善，软件不断更新，目前20km以内相对静态定位，仅需15-20分钟，快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15km以内时，流动站只需观测1-2分钟，动态相对定位测量时，流动站出发时观测1-2分钟，然后可随时定位，每站观测仅需几秒钟。
（3）测站间无须通视：GPS测量不要求站点间相互通视，只需测站上空开阔即可。（4）可提供三维坐标：经典大地测量将平面与高程采用不同方法施测，而GPS可
同时精确测定测站点的三维坐标，目前GPS水准可达到四等水准测量的精度。
（5）操作简便：随着GPS机不断改进，自动化程度越来越高，体积也越来越小，重量越来越轻，有的已达“傻瓜化”的程度。
（6）全天候作业：使用GPS测量，不受时间限制，24小时都可以工作，也不受起雾、刮风、下雨下雪等气候的影响。

1.4本课题的主要任务
本课题的主要任务是实现基于S3C2410系统，实现对测试所在地岳阳市区的GPS数值的采集和解析，并最终通过显示终端将其显示出来。
主要任务有：
（1）对S3C2410系统进行系统的学习和研究；
（2）对GPS 的相关定位原理及算法进行深入研究和分析；
（3）对基于S3C2140嵌入式系统的GPS全球定位系统的实现进行相关的硬件介绍和软件程序设计；
（4）GPS数据采集、解析及显示等程序的编写并最终基在F2410P实验台等硬件上实现GPS数据的采集、解析及显示。




2 基于S3C2410的开发探讨

本章主要介绍S3C2410的基本资源和基本组成，以及常见的开发流程。只有了解了什么是S3C2410处理器，了解软、硬件之间关系和开发基本流程，才能为后面的实际应用和研究打下坚实基础。

2.1 S3C2410处理器介绍
Samsung 公司的 S3C2410，它是基于 ARM9 Thumb 家族中 ARM920T 处理器内核开发的一块 SoC (System-on-Chip) 嵌入式微处理器。S3C2410集成了一个具有日历功能的RTC和具有PLL（MPLL和UPLL）的芯片时钟发生器。MPLL产生主时钟，能够使处理器工作频率最高达到203MHz。S3C2410P 专门为 PDA, Internet 设备、移动电话和手持设备等而设计的超低功耗和高性能微处理器，它的核心逻辑部件 ARM920T 采用了具有8K字节的4路集合关联(set-associative)独立 cache 和一个写缓存，还包括了一个增强 MMU(内存管理单元)。这些特性使得基于 S3C2410 处理器的目标系统可以支持常见的嵌入式操作系统 Linux, WindowsCE 等，只需对这些操作系统做一些相应的移植工作即可。
S3C2410的资源包括：
(1) 1个LCD控制器（支持STN和TFT带有触摸屏的液晶显示屏）；
(2) SDRAM控制器；
(3) 3个通道的UART；
(4) 4个通道的DMA；
(5) 4个具有PWM功能的计时器和一个内部时钟；
(6) 8通道的10位ADC；
(7) 触摸屏接口；
(8) IIS总线接口；
(9) 2个USB主机接口，1个USB设备接口；
(10) 2个SPI接口；
(11) SD接口和MMC卡接口；
(12) 看门狗计数器；
(13) 117个通用I/O口和24位外部中断源；
(14) 8通道10位AD控制器。