來源：單片機與嵌入式系統(tǒng)ic網(wǎng)  作者：陸健青 顧杰等

1  引言

隨著中國的城市化的程度不斷加快，使得越來越多的人口與事業(yè)單位集中在一個“狹小”范圍內(nèi)生活與工作。城市的迅速“膨脹”直接導(dǎo)致了交通網(wǎng)絡(luò)的日趨復(fù)雜，人員流動的日益頻繁也使得每個人對空間信息有了更多的依賴。人們更加關(guān)心“當(dāng)前我在哪里？”“目的地在哪里？”“如何到達(dá)？”等問題。而以嵌入式系統(tǒng)為平臺的數(shù)字地理集成應(yīng)用方案可以有效地解決這些矛盾。在此背景下，本文給出了基于ARM的嵌入式解決方案。

2硬件實現(xiàn)

本嵌入式GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的硬件核心是三星公司ARM9系列中的16/32位RISC處理器S3C2410A芯片，該芯片強大的實時處理能力和豐富的外圍接口非常適合嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)，本系統(tǒng)正是基于該芯片的這些特點而設(shè)計的。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

該系統(tǒng)以S3C2410A微處理器為核心，與2片32M的SDRAM(HY57V561620CT)和一片64M的NAND Flash(K9F1208U0B)組成了最小系統(tǒng)。外部添加了用于接收GPS信號的GPS模塊，用于顯示的液晶面板以及一片UDA1341TS的聲音芯片。此外，為了調(diào)試的方便，我們還增加了一片CS8900A的10M網(wǎng)卡芯片。

圖１系統(tǒng)框圖

3系統(tǒng)平臺的建立

系統(tǒng)平臺的建立主要包括兩部分，即宿主機（PC機）上操作系統(tǒng)的選擇和交叉編譯器工具鏈的建立。

PC機上的操作系統(tǒng)可以有多種選擇：安裝Linux發(fā)行版、在Windows下使用虛擬機或者使用Cygwin。由于現(xiàn)今Microsoft Windows統(tǒng)領(lǐng)著全球超過半數(shù)的PC機（在中國Windows占據(jù)近90%的份額），許多開發(fā)者開始使用虛擬機等手段來實現(xiàn)在Windows平臺下進(jìn)行嵌入式Linux的開發(fā)，但這些方法都會或多或少地帶來些兼容性問題。開發(fā)嵌入式Linux最好的選擇便是在PC機上安裝Linux發(fā)行版，因為這樣與Windows毫無關(guān)聯(lián)，可占有系統(tǒng)全部資源，擁有系統(tǒng)最高性能和最佳的兼容性。

在建立交叉編譯器工具鏈方面必須注意一點的便是C運行庫的選擇�，F(xiàn)在可供選擇的C運行庫有g(shù)libc, uClibc以及newlib等。glibc是由GNU項目提供的標(biāo)準(zhǔn)C運行庫，它針對PC應(yīng)用設(shè)計，較龐大，但能提供最優(yōu)的兼容性。如果一般的嵌入式開發(fā)可選用uClibc。uClibc原本是uCLinux開發(fā)過程中的一個C語言庫，現(xiàn)已經(jīng)獨立于uCLinux項目并且進(jìn)一步完善。它對glibc的大部分函數(shù)進(jìn)行了重寫，并且目標(biāo)就定位于嵌入式，所以其相對glibc而言要小巧很多。此外由于它的函數(shù)與glibc保持一致，這樣很多原本基于glibc開發(fā)的軟件基本無需改動便可改用uClibc編譯運行，使得在嵌入式系統(tǒng)上占用的內(nèi)存和磁盤空間更少。但由于畢竟不是標(biāo)準(zhǔn)的C運行庫，因此uClibc擁有著一定的兼容性問題。

本系統(tǒng)選用了Fedora Core 5作為宿主機（PC機）的操作系統(tǒng)以及分別使用buildroot和crosstool建立兩條采用不同的C運行庫的交叉編譯器工具鏈。由于我們系統(tǒng)開發(fā)需要使用U-Boot的TFTP功能下載Linux內(nèi)核以及Linux的NFS網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，所以首先需要對Fedora Core 5設(shè)置TFTP以及NFS，而后需要設(shè)置一個串口通信軟件與開發(fā)板互動，本系統(tǒng)選擇了Kermit。

使用兩條采用不同C運行庫的交叉編譯器工具鏈的主要原因在于，我們的導(dǎo)航應(yīng)用程序使用uClibc有兼容性問題，所以不得不采用glibc。而為了減少占用資源，我們U-Boot、Linux內(nèi)核和Busybox仍然采用的是uClibc。

本課題主要環(huán)境設(shè)置如下：

課題主目錄
 /Project
 
編譯器目錄
 arm-linux-uclibc-
 /Project/toolchina/uclibc/buildroot/build_arm_nofpu/

staging_dir
 
arm-unknown-linux-gnu-
 /Project/toolchain/glibc/tools/gcc-4.1.0-glibc-2.3.2/

arm-unknown-linux-gun
 
NFS目錄
 /Project/nfs
 
TFTP目錄
 /tftpboot
 
PC機的IP地址
 192.168.0.110
 
開發(fā)板的IP地址
 192.168.0.3
 
4應(yīng)用軟件的開發(fā)

在系統(tǒng)平臺建立之后，Linux操作系統(tǒng)提供了底層的操作，包括文件系統(tǒng)的管理、內(nèi)存分配以及基本flash的燒錄讀取，但并沒有提供友好的顯示界面。同時也為了實現(xiàn)地理數(shù)據(jù)的顯示和導(dǎo)航，就需要在操作系統(tǒng)上放入圖形用戶界面支持系統(tǒng)和地理信息開發(fā)平臺。為此我們分別選擇了MiniGUI和mGIS。

圖3是應(yīng)用軟件的流程圖

整個軟件系統(tǒng)依靠響應(yīng)不同窗口或者控件發(fā)出的事件，來實現(xiàn)各種功能。通過主窗口建立后注冊mGIS控件，可以較為方便的實現(xiàn)一些常用的地圖操作。主窗口建立后，將會創(chuàng)建