引言

　　隨著微電子技術(shù)和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，嵌入式微處理器技術(shù)已日趨成熟。嵌入式技術(shù)不但在工控系統(tǒng)、智能儀表、檢測系統(tǒng)、測控單元等工業(yè)應(yīng)用中有杰出表現(xiàn)，而且越來越深入地應(yīng)用于各種消費(fèi)類電子產(chǎn)品中。

　　智能導(dǎo)游講解系統(tǒng)主要分為兩個(gè)模塊：第一個(gè)模塊是定位端，第二個(gè)模塊是手持導(dǎo)游儀。定位端安裝在各景區(qū)和各景點(diǎn)，可以發(fā)射所處景點(diǎn)的代碼。手持導(dǎo)游儀則可接收定位端發(fā)射的代碼，然后通過解碼獲得景點(diǎn)的位置信息。以便根據(jù)景點(diǎn)位置信息為游客顯示、播放該景點(diǎn)位置的導(dǎo)游影音文件。

　　本文主要介紹一種基于arm9處理器的新型智能導(dǎo)游儀的設(shè)計(jì)方案。這種導(dǎo)游儀是基于arm處理器強(qiáng)大的處理能力和豐富的外設(shè)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)的。游客可以通過觸摸屏操作來獲得自己所需的信息，而且也可利用設(shè)備端與pc機(jī)的usb接口來完成導(dǎo)游影音文件的隨時(shí)更新，其附加的多媒體播放功能還可以開拓arm處理器在多媒體數(shù)碼系統(tǒng)中的應(yīng)用功能。

　　1 系統(tǒng)整體硬件設(shè)計(jì)

　　該導(dǎo)游儀主要由arm處理器、音頻處理模塊、觸摸顯示模塊、flash存儲模塊等組成�！　�

　　本設(shè)計(jì)中的核心處理器和操作系統(tǒng)分別選定三星公司基于arm9內(nèi)核的s3c2410x01處理器和目前比較流行的嵌入式操作系統(tǒng)linux操作系統(tǒng)。

　　s3c2410x01處理器是一種基于arm920t內(nèi)核的16／32-bit risc cpu，擁有獨(dú)立的16kb指令和16kb數(shù)據(jù)cache、mmu虛擬內(nèi)存管理單元、nand flash boot loader、系統(tǒng)管理單元(sdram處理器等)、3通道uart、4通道dma、4通道具備pwm功能的定時(shí)器、io口、rtc(實(shí)時(shí)時(shí)鐘)、8通道10 bit精度adc和觸摸屏處理器、iic總線接口、iis數(shù)字音頻總線接口、usb host、usbdevice、sd／mmc卡處理器、集成lcd處理器(支持stn和tft)、2通道spi和pll數(shù)字鎖相環(huán)等。該處理器集成度高、功能強(qiáng)大，適用于便攜設(shè)備和其它工控設(shè)備，如指紋識別器、車載系統(tǒng)等。

　　本導(dǎo)游儀中的接收模塊主要用于接收idcode。出于小體積、低功耗、有效范圍可控、便于跳頻的角度考慮，本設(shè)計(jì)選用nordic公司的nrf401單片uhf無線收發(fā)芯片，并讓其工作在433 mhz ism (industrial，scientific and medical)頻段。由于采用了fsk調(diào)制解調(diào)技術(shù)，因而其抗干擾能力很強(qiáng)。而采用pll頻率合成技術(shù)，可使其頻率穩(wěn)定性更好，該系統(tǒng)的發(fā)射功率最大可達(dá)10dbm，接收靈敏度最大為-105 dbm，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)20 kbps，工作電壓在+3～5 v之間，同時(shí)nrf401無線收發(fā)芯片所需的外圍元件也較少。nrf401芯片內(nèi)包含有發(fā)射功率放大器(pa)、低噪聲接收放大器(lna)、晶體振蕩器(osc)、鎖相環(huán)(pll)、壓控振蕩器(vco)、混頻器(mixfr)、解調(diào)器(dem)等電路。在接收模式中，nrf401被配置成傳統(tǒng)的外差式接收機(jī)，所接收的射頻調(diào)制數(shù)字信號被低噪聲放大器放大后，再經(jīng)混頻器變換成中頻，放大、濾波后進(jìn)入解調(diào)器，解調(diào)后將其變換成數(shù)字信號輸出(dout端)。而在發(fā)射模式中，數(shù)字信號則經(jīng)din端輸入，然后經(jīng)鎖相環(huán)和壓控振蕩器處理后進(jìn)入發(fā)射功率放大器的射頻輸出。由于采用了晶體振蕩和pll合成技術(shù)，故其頻率穩(wěn)定性極好；而采用fsk調(diào)制和解調(diào)技術(shù)則可使抗干擾能力更強(qiáng)。

　　本系統(tǒng)中的usb通信子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是通過usb接口。并利用usb協(xié)議來實(shí)現(xiàn)與pc機(jī)及usb設(shè)備的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)傳輸。即設(shè)備端通過usb接口載入導(dǎo)游影音文件并將其保存在flash存儲單元中，再由arm處理器完成影音數(shù)據(jù)向音頻處理模塊和lcd顯示模塊的傳送。音頻處理模塊和lcd顯示模塊可以實(shí)時(shí)處理并播放影音數(shù)據(jù)，從而完成對各旅游景點(diǎn)的綜合描述。

　　2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　導(dǎo)游儀的軟件要負(fù)責(zé)處理nrf401的接收數(shù)據(jù)，同時(shí)要調(diào)用和處理相應(yīng)的導(dǎo)游文字、圖片、語音信息，還要及時(shí)響應(yīng)用戶的觸摸操作，并管理圖形用戶界面(gui)、用戶時(shí)鐘和存儲景點(diǎn)信息，此外，還要與各外圍器件進(jìn)行通信和接口。若采用傳統(tǒng)mcu的前后臺系統(tǒng)編寫程序，其復(fù)雜性可想而知。因此，采用體積小、速度快、具有較好裁減性、擴(kuò)展性和可移植性的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)(rtos)則成為必然選擇。考慮到linux操作系統(tǒng)可以完全開放源代碼。且硬件兼容性較好，可以移植到不同處理器上，本系統(tǒng)選用linux操作系統(tǒng)并通過arm處理器來完成設(shè)計(jì)。

　　嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括操作系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序。本系統(tǒng)對基于2.6.9版本的linux內(nèi)核進(jìn)行了定制裁減，其驅(qū)動(dòng)程序主要是觸摸屏的驅(qū)動(dòng)，應(yīng)用程序則用于多媒體播放。這些軟件應(yīng)根據(jù)嵌入式開發(fā)流程來建立開發(fā)環(huán)境。

　　2.1 系統(tǒng)工作流程

　　系統(tǒng)開始工作時(shí)，其程序流程如圖2所示。系統(tǒng)首先通過供電單元提供的電源給系統(tǒng)上電，并啟動(dòng)加載boot loader，然后開始加載linux的系統(tǒng)內(nèi)核，接下來進(jìn)行外設(shè)模塊的初始化。當(dāng)存儲單元準(zhǔn)備就緒后，系統(tǒng)將先后初始化顯示單元(觸摸屏／tft／lcd)和gpio(通用輸入輸出口)。如果外設(shè)未初始化成功，則將重新進(jìn)行初始化，成功后再運(yùn)行應(yīng)用程序。運(yùn)行結(jié)束后再關(guān)閉主程序，系統(tǒng)程序執(zhí)