1、大連東軟信息學院本科畢業設計（論文）論文題目論文題目：基于GPS的公交報站系統設計與實現系 所： 電子工程系 專 業： 電子信息工程（嵌入式系統工程方向） 學生姓名： 學生學號： 指導教師： 導師職稱： 講師 完成日期： 2014年 5月 2日 大連東軟信息學院Dalian 大連東軟信息學院畢業設計（論文） 摘要 VI基于GPS的公交報站系統設計與實現摘 要公共汽車作為市民出行的主要交通工具，是城市交通的主動脈，而報站的準確與否，直接決定了服務的質量。雖然高級的車輛日新月異，但目前的智能化交通系統大都用于商業或私家車輛，尚未成功的應用于公共車輛。然而，隨著城市人口和汽車的爆發式增長，城市的過快

2、發展也帶來了嚴重的交通問題，交通擁擠早已屢見不鮮，噪音和尾氣的污染早已影響到了人們的日常生活。城市交通問題給國家帶來了巨大的經濟損失，嚴重的阻礙了城市的發展進程，當務之急是要促進城市公共交通信息的自動化和智能化。公交車自動報站系統與現有的本質區別在于：現有的報站系統是將所有的報站信息存儲在司機師傅手邊的報站器上，這樣使得所有的報站都需要師傅“手動操作”，司機師傅的工作強度可想而知，而司機的精神集中程度直接與乘客的生命安全相掛鉤，同時近年來常有司機師傅為了乘客安全不顧自己生命安危，如吳斌、陳樂平、董師傅、浣兵、毛志浩等一位位司機師傅感動了中國，使我萌生了設計這款系統的念頭。GPS自動報站系統完全

3、不需要人工參與，進站前，出站后一定距離范圍內會自動報出信息，甚至轉彎前還會提示乘客站穩扶好，真正實現自動語音報站，駕駛員可以安心駕駛，提高了駕駛的安全性，減少了勞累程度，使駕駛員和乘車人的人身安全大大的提高。本系統將大大提高車輛的運行效率，節省司機的時間與精力，方便廣大乘客，營造一個更安全、效率、舒適的現代化公共交通系統。總之公交車采用GPS自動語音報站系統，將給管理部門、駕駛員和乘客、廣告運營商等多方面帶來極大的便利，它是國家大力提倡發展智能交通的一個重要組成部分，是科技進步的結果，是科技給人們帶來的便利，也將是未來公交相同的選擇。摘要、目錄共同編頁碼，采用大寫羅馬數字，宋體小五號，居中。關

4、鍵詞：摘要、目錄共同編頁碼，采用大寫羅馬數字，宋體小五號，居中。大連東軟信息學院畢業設計（論文） AbstractDesign and Implementation of GPS Bus-Station SystemAbstractBuses are the main transport of peoples travel, the aorta of urban transport, Exact site or not directly determines the quality of the service. While advanced vehicles passing day, But

5、 the intelligent transportation systems are mostly used for commercial or private vehicles, public transport vehicles has not been successfully applied. However, with the explosive growth of urban population and the rapid increase in motor vehicles, the rapid development of the city has also brought

6、 serious traffic problems, traffic congestion has long been commonplace, noise and exhaust pollution has seriously affected peoples daily lives. Urban traffic problems has brought huge losses to the national economy and seriously hampered the development process of the city, it is imperative to prom

7、ote the urban public transport information and intelligence.Automatic station bus system with the existing essential difference is that: the existing reporting system is to stop all the stops on the driver information stored in the master hand stop device, which makes all the stops need to master th

8、e manual operation One can imagine the intensity of the work master driver, and the drivers mental concentration is directly linked to the lives and safety of passengers, but in recent years, often regardless of the driver master their own lives to secure the safety of passengers, such as Wu Bin, Ch

9、enyueping, Dong master , Huan Bing, Maozhihao, such as a digital master driver moved to China, so I sprouted the idea of the design of this system.GPS auto-stop system is completely without human involvement stint will automatically report the information within a certain distance of the station, ev

10、en before the turn will help prompt passengers to stand well and truly automatic voice stop, the driver can ease of driving, improve driving safety, reduce the fatigue level of the driver and the occupants personal safety greatly improved.The system will greatly improve the operating efficiency of t

11、he vehicle, the driver saves time and effort, the convenience of our passengers, to create a more secure, efficient, comfortable and modern public transport system. In short bus-stop using GPS automated voice system, will give management department, the driver and passengers, advertising operators a

12、nd many other great convenience, it is an important part of national efforts to promote the development of intelligent transportation, science and technology the results of progress, science and technology to bring convenience, will also be the same in the future transit options.Key words: Embedded

13、System, ARM, GPS, Automatic station system,Bus大連東軟信息學院畢業設計（論文） 目錄目 錄 TOC o 1-3 u 摘 要 PAGEREF _Toc387697437 h IAbstract PAGEREF _Toc387697438 h II第1章緒 論 PAGEREF _Toc387697439 h 11.1 課題研究背景與意義 PAGEREF _Toc387697440 h 11.1.1 與傳統報站方式的區別 PAGEREF _Toc387697441 h 11.1.2 GPS報站方式的優勢 PAGEREF _Toc387697442 h 1

14、1.2 課題研究內容與方法 PAGEREF _Toc387697443 h 11.3 課題研究現狀 PAGEREF _Toc387697444 h 2第2章關鍵技術介紹 PAGEREF _Toc387697445 h 42.1 GPS的原理與格式 PAGEREF _Toc387697446 h 42.1.1 GPS定位原理 PAGEREF _Toc387697447 h 42.1.2 GPS信息格式 PAGEREF _Toc387697448 h 62.2 QT編程的實現 PAGEREF _Toc387697449 h 8第3章系統需求分析 PAGEREF _Toc387697450 h 11

15、3.1 系統設計目標 PAGEREF _Toc387697451 h 113.2 系統功能需求 PAGEREF _Toc387697452 h 113.3 系統開發環境 PAGEREF _Toc387697453 h 123.3.1硬件開發環境 PAGEREF _Toc387697454 h 123.3.2軟件開發環境 PAGEREF _Toc387697455 h 123.4 系統可行性分析 PAGEREF _Toc387697456 h 133.4.1 技術可行性 PAGEREF _Toc387697457 h 133.4.2 經濟可行性 PAGEREF _Toc387697458 h 1

16、3第4章系統設計 PAGEREF _Toc387697459 h 144.1 系統設計指導原則 PAGEREF _Toc387697460 h 144.2 體系結構設計 PAGEREF _Toc387697461 h 144.3 硬件設計 PAGEREF _Toc387697462 h 154.3.1系統硬件總體設計 PAGEREF _Toc387697463 h 154.3.2 LCD數碼管電路設計 PAGEREF _Toc387697464 h 154.4 軟件設計 PAGEREF _Toc387697465 h 164.4.1 控制流程設計 PAGEREF _Toc387697466 h

17、 174.4.2 UI界面設計 PAGEREF _Toc387697467 h 174.4.3 功能模塊設計 PAGEREF _Toc387697468 h 18第5章系統實現 PAGEREF _Toc387697469 h 205.1 環境配置 PAGEREF _Toc387697470 h 205.1.1 選擇Linux開發環境 PAGEREF _Toc387697471 h 205.1.2 交叉編譯環境的建立 PAGEREF _Toc387697472 h 205.1.3 嵌入式 Linux 內核移植及裁剪 PAGEREF _Toc387697473 h 215.1.4 嵌入式 Linu

18、x 內核移植 PAGEREF _Toc387697474 h 215.1.5 編譯和安裝 Qt4 PAGEREF _Toc387697475 h 225.1.6 多媒體播放器 Mplayer的移植 PAGEREF _Toc387697476 h 225.2 功能模塊實現 PAGEREF _Toc387697477 h 24第6章系統測試 PAGEREF _Toc387697478 h 276.1 測試概述 PAGEREF _Toc387697479 h 276.2 測試過程 PAGEREF _Toc387697480 h 276.3 測試用例 PAGEREF _Toc387697481 h 2

19、86.3.1 數據發送 PAGEREF _Toc387697482 h 286.3.2 LCD顯示 PAGEREF _Toc387697483 h 30第7章結論 PAGEREF _Toc387697484 h 327.1本文總結 PAGEREF _Toc387697485 h 327.2今后展望 PAGEREF _Toc387697486 h 32參考文獻 PAGEREF _Toc387697487 h 34致 謝 PAGEREF _Toc387697488 h 35附錄A PAGEREF _Toc387697489 h 36大連東軟信息學院畢業設計（論文）- 第1章緒 論1.1 課題研究背

20、景與意義公共汽車作為市民群眾出行的主要交通工具，是城市交通的主動脈，而報站的準確與否，直接決定了服務的質量。雖然高級的車輛每天都在更新，更舒適、更快捷、更安全，但目前的智能化交通系統大都用于商業或私家車輛，尚未成功地應用于公交車輛。然而，隨著城市人口的不斷增長以及私家車輛的增加，城市的快速發展也帶來了嚴重的交通問題，交通擁堵、噪聲和尾氣污染早已嚴重影響到人們的日常生活。城市交通問題已經是我們不得不去面對的問題，交通不便嚴重制約了城市的發展，所以當務之急是推動城市公共交通的自動化和智能化。1.1.1 與傳統報站方式的區別公交車自動報站系統與現有的本質區別在于：現有的報站系統是將所有的報站信息存儲

21、在司機師傅手邊的報站器上，這樣使得所有的報站都需要師傅“手動操作”，司機師傅的工作強度可想而知，而司機的精神集中程度直接與乘客的生命安全相掛鉤， GPS自動報站系統完全不需要人工參與，進站前，出站后一定距離范圍內會自動報出信息，甚至轉彎前還會提示乘客站穩扶好，真正實現自動語音報站，駕駛員可以安心駕駛，提高了駕駛的安全性，減少了勞累程度，使駕駛員和乘車人的人身安全大大的提高。1.1.2 GPS報站方式的優勢本系統將大大提高車輛的運行效率，節省司機的時間與精力，方便廣大乘客，營造一個更安全、效率、舒適的現代化公共交通系統。總之公交車采用GPS自動語音報站系統，將給管理部門、駕駛員和乘客、廣告運營商

22、等多方面帶來極大的便利，它是國家大力提倡發展智能交通的一個重要組成部分，是科技進步的結果，是科技給人們帶來的便利，也將是未來公交相同的選擇。1.2 課題研究內容與方法本項目針對當前城市公交報站系統存在的誤報、漏報問題，設計并實現了一種基于GPS（Global Positioning System）定位的智能公交自動報站系統。首先簡單介紹了GPS系統以及ARM嵌入式技術。軟件設計采用QT語言編程，然后詳細闡述了系統的需求分析以及各個模塊的功能設計，在此基礎上給出了系統的實現過程。最后對系統進行了現場測試，并作出總結以及展望未來的研究內容。系統采用的開發板是網蜂嵌入式開發平臺Cortex-A8，處

23、理器是S5PV210，GPS模塊通過實時接收衛星的導航信息，提取車輛當前的緯度，經度，速度等信息，然后根據當地的識別算法來識別公共汽車出入站點的狀態，并通過汽車LCD圖形顯示屏，LED車載報站器和汽車喇叭進行站點提示，取代傳統的人工操作的一站式報站方式，為乘客提供各種形式的報站提示服務。本程序因采用GPS信息報站，所以即使在已知路線外運行也可以準確報站，可以給乘客提供及時的語音播報和LED信息，優化了乘客的乘車體驗，同時提高了報站的準確度，大大減少了司機手動報站對準確度的影響，也減少了駕駛者的操作負擔，提高了公共交通的自動化和智能化。GPS定位的基本原理是GPS定位衛星不間斷的發送自己的定位信

24、息，衛星收到的位置信息作為已知的起算數據位置，利用空間后方交會（航攝像片上三個以上不在一條直線上的控制點按構像方程計算該像片外方位元素）的方法，通過計算可算出接收器的位置、速度等信息。軟件部分目前應用較多的嵌入式操作系統EOS（Embedded Operating System）：windriver公司的vxworks、isi的psos和嵌入式Linux 。相對與其他兩種系統， Linux作為嵌入式操作系統具有以下的優點：用戶可按照需求對系統進行裁剪，這對穩定性，功能，大小，成本和功耗有嚴格設定的專用終端系統是一個非常重要的特征；可用于各種硬件平臺；Linux是開源軟件，免費使用。Qt Emb

25、edded是NOKIA公司的圖形化界面開發工具Qt的嵌入式版本，是一個專門的編輯用戶界面框架和窗口系統的小型設備，它通過QtAPI與Linux I/O以及Framebuffer直接交互，提供了豐富的小工具，有較高的運行速率，且整體采用面向對象編程，擁有良好的體系架構和編程模式，Qt/embedded和Qt一樣，在4.5版本之后提供了三種不同的授權協議：GPL， LGPL和Commercial。本程序所用QT版本為4.8.0，也是目前的最高版本，可以通過下載qt-everywhere -src-opensource-4.8.0.tar.gz源代碼包通過編譯后得到QtEmbedded-4.8.0版

26、，編譯方法：在Linux系統解壓后的源代碼目錄里，在終端中輸入# ./configure -embedded x86 -qvfb，#make ，#make install即可。1.3 課題研究現狀近年來，隨著城市人口的增長，消費水平的變化，人民生活水平的提高，城市逐年增多的車輛，使本已擁堵的道路變得更加擁賭，不僅影響車輛行駛的速度，同時也嚴重的污染了環境。在現代都市，城市公交車早已成為不可替代的交通工具，公交出行是保護環境的最佳選擇，公交的運行狀況直接影響人們的生活水平。目前城市公交系統飛速發展，且已基本都是無人售票，報站也由原來的售票員報站改為由司機手動控制報站。目前在國外發達國家公交系統中

27、大都以GPS自動報站為主；而我國國內行情還是沒有大的變化。在國內已開始研究這項技術，已經取得了一定的成績，韓國基本已經實現這項技術。大連東軟信息學院畢業設計（論文）第2章關鍵技術介紹考慮到本系統將安裝于公交車上，其工作環境可能比較惡劣，因此對設備的結構也有一定的特殊要求，本系統采用工作穩定可靠、抗干擾能力強的網蜂嵌入式開發平臺，Cortex-A8處理器。GPS（Global Positioning System）即全球定位系統，起初是由美國建立的衛星導航定位系統，用該系統，用戶可以實現全球范圍內24小時、實時、連續的三維導航定位和測速；此外，在該系統的使用中，用戶還能夠進行高精度的時間傳遞和高

28、精度的精密定位。在現實生活中，GPS定位主要用于移動的人、車和可移動設備進行遠程實時定位監控。GPS定位（以大連市地圖信息科技GPS車載終端為例）是結合了GPS技術、無線通信技術(GSM/GPRS/CDMA)、圖像處理技術及GIS技術的定位技術。2.1 GPS的原理與格式2.1.1 GPS定位原理GPS的太空部分是由24顆GPS衛星（21顆工作衛星，3顆備用衛星）所組成，這些GPS衛星共同組成了GPS衛星星座，這24顆衛星均勻分布在6 個軌道面上(每個軌道面4 顆) ，軌道傾角為55的軌道上繞地球運行。衛星的運行周期約為12恒星時。衛星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4 顆以上的衛

29、星，并能在衛星中預存導航信息。GPS衛星因為空氣摩擦等問題，隨著時間的推移，導航精度也會慢慢降低。其基本原理是通過GPS定位衛星接收機不間斷的發送自己的信息參數和時間信息，衛星高速運動收到的位置信息作為已知的起算數據瞬時位置，利用空間后方交會的方法，通過計算可算出接收器的位置、速度和時間信息。如圖2.1所示。衛星1衛星1衛星2衛星3衛星4（x1,y1,z1）（x2,y2,z2）（x3,y3,z3）（x4,y4,z4）ZXY(x,y,z)圖2.1接收機的三維位置假設t時刻GPS在地面上接收到數據信息，測得GPS信號到達接收機所用的時間Vt，再加上接收機所接收到的其他數據可以列出以下四個方程： (

30、x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)21/2+c(vt1-vt0)=d1 （2-1）(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)21/2+c(vt2-vt0)=d2(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)21/2+c(vt3-vt0)=d3(x4-x)2+(y4-y)2+(z4-z)21/2+c(vt4-vt0)=d4方程中x、y、z分別為待測點坐標，其中di=cVti，(i=1、2、3、4)，di分別為衛星i到接收機之間的距離，Vti為衛星i的信號到達接收機所經歷的時間，xi 、yi 、zi為衛星i在t時刻的空間坐標，c為光速。其實，接收機通常可以接收4顆以上的衛星數據，接收機可按

31、衛星的星座分布分成若干組，每組4顆，然后通過算法選出誤差最小的一組作定位用，從而提高精度。圖本程序所用GPS模塊如圖2.2所示。圖2.2 ATK-NEO-6M GPS模塊2.1.2 GPS信息格式NMEA 0183 是美國國家海洋電子協會（National Marine Electronics Association）為海用電子設備制定的標準格式。目前業已成了GPS 導航設備統一的RTCM（Radio Technical Commission for Maritime services）標準協議。NMEA-0183 協議采用 ASCII 碼來傳遞 GPS 定位信息，我們稱之為幀。幀格式形如：$

32、aaccc,ddd,ddd,ddd*hh(CR)(LF)“$” ：幀命令起始位aaccc：地址域，前兩位為識別符（aa） ，后三位為語句名（ccc）dddddd：數據“*” ：校驗和前綴（也可以作為語句數據結束的標志）hh：校驗和（check sum），$與*之間所有字符 ASCII 碼的校驗和（各字節做異或運算，得到校驗和后，再轉換 16 進制格式的 ASCII 字符）(CR)(LF)：幀結束，回車和換行符$GPRMC（推薦定位信息，Recommended Minimum Specific GPS/Transit Data）$GPRMC 語句的基本格式如下： $GPRMC,(1),(2),(

33、3),(4),(5),(6),(7),(8),(9),(10),(11),(12)*hh(CR)(LF)UTC 時間，hhmmss（時分秒）定位狀態，A=有效定位，V=無效定位緯度 ddmm.mmmmm（度分）緯度半球 N（北半球）或 S（南半球）經度 dddmm.mmmmm（度分）經度半球 E（東經）或 W（西經）地面速率（000.0999.9 節）地面航向（000.0359.9 度，以真北方為參考基準）UTC 日期，ddmmyy（日月年）磁偏角（000.0180.0 度，前導位數不足則補 0）磁偏角方向，E（東）或 W（西）模式指示（A=自主定位，D=差分，E=估算，N=數據無效）舉例如下

34、：$GPRMC,023543.00,A,2308.28715,N,11322.09875,E,0.195,240213,A*78本項目模擬串口發送GPS信息數據模擬器如圖2.3所示。圖2.3 串口發送GPS信息2.2 QT編程的實現Qt Embedded是NOKIA公司的圖形化界面開發工具Qt的嵌入式版本，是一個專門的編輯用戶界面框架和窗口系統的小型設備，不僅適用于Linux，也同樣適用于Windows。QT是一個C+工具包，它由很多C+類組成，我們在程序中可以直接使用這些類。因為是面向對象的編程（Object Oriented Programming，OOP），它大大地降低了軟件開發的難度，

35、使編程就像搭積木一樣簡單，是當今電腦編程的一股勢不可擋的潮流。程序運行界面如圖2.4-2.6所示。圖2.4 QT編程界面圖2.5 QT程序運行界面圖2.6 程序播放界面第3章系統需求分析3.1 系統設計目標本項目針對當前城市公交報站系統存在的誤報、漏報問題，設計并實現了一種基于GPS（Global Positioning System）定位的智能公交自動報站系統。首先簡單介紹了GPS系統以及ARM嵌入式技術。軟件設計采用QT語言編程，然后詳細闡述了系統的需求分析以及各個模塊的功能設計，在此基礎上給出了系統的實現過程。最后對系統進行了現場測試，并作出總結以及展望未來的研究內容。3.2 系統功能需

36、求根據需求調研結果確定本系統主要包括以下功能模塊。GSM與GPS技術的整合使得該模塊可以滿足GPS跟蹤、導航、車輛的安全監控報警以及其他GPS的應用。鍵盤掃描和屏幕顯示由ARM處理器做數據處理。鍵盤顯示板主要實現鍵盤掃描、液晶屏幕的顯示并與ARM處理器模塊進行通訊。當車輛發生交通事故或遇到恐怖劫持時，可以給總站發送消息，報告地理位置與時間，保證了乘客的安全。采用該方法設計，公交車在每2個站臺之間的運行要經歷下面4個狀態：靠站。距離站臺150m處，預報站(如：前方到站是車站，有下車的乘客請提前做好下車準備，前門上車，后門下車)。到站。距離站臺20m以內，播報到站信息(如：站到了，下車的乘客后門請

37、，前門只上不下)。出站。駛出站臺20m以外，播報離站信（如：汽車啟動請站穩扶好，下一站）。運行。出站50m，距離下一站500m之間，可播放廣告信息。GPS報站系統的其他功能描述如表3.1所示。表3.1 GPS報站系統其它功能功能編號功能名稱功能描述優先級1發車時間顯示首末班車發車時間12北京時間顯示當前時間13站點顯示下一站點名稱14禮貌用語禮貌用語播放25播放廣告行車時的廣告播放23.3 系統開發環境 3.3.1硬件開發環境Cortex A8 處理器給消費和低功耗移動產品帶來了重大的變革，使得最終用戶可以享受到更高水準的娛樂和創新。全新的 ARM Cortex-A8 處理器及其背后提供支持的

38、技術為家庭和市場帶來了前所未有的性能和功耗水平，同時也將為消費者帶來具有豐富媒體應用的創新設備。Cortex-A8 處理器是第一款基于下一代 ARMv7 架構的應用處理器。其中S5PV210 是大名鼎鼎的三星公司推出的一款適用于智能手機和平板電腦等多媒體設備的應用處理器，具有完整的應用兼容性，支持傳統的 ARM、Thumb 指令集和新增的高性能緊湊型 Thumb-2 指令集。Cortex-A8 處理器的優勢：高性能， Cortex-A8，在 600MHz1GHz 的頻率下，提供的性能超過 2000DMIPS。移動 Internet 的理想選擇，低功耗設計，支持全天瀏覽和連接。多核技術，單核到四

39、核實現，支持面向性能的應用領域。高級擴展，兼容ARM和Thumb體系結構外，提供Thumb-2提供最佳代碼大小和性能，TrustZone安全擴展，提供可信計算，Jazelle技術提高執行環境速度。硬件環境：核心處理器采用基于 ARM Cortex A8 架構的 S5PV210 芯片，主頻高達 1GHz ，能支持多種操作系統，如： Linux、 Andriod 和 WinCE等操作系統。本項目所用ARM板信息詳見附錄A。3.3.2軟件開發環境QT是一個基于C+的跨平臺應用程序和UI開發框架。它包含一個類庫，和用于跨平臺開發及國際化的工具。用QT開發的優點：QT采用C+語言作為開發語言擁有著廣泛的

40、開發基礎，其運行效率可以得到保證。QT是一個開源項目，不用承受太大的成本，有免費而友好的集成開發環境。由挪威Trolltech公司開發，目前已被Nokia收購，其平臺應用前景可以得到強有力的保證。QT支持下列操作系統：Windows，Linux，Solaris，SunOS，FreeBSD，BSD/OS,SCO，AIX，OS390，QNX等等。QT平臺開發起來簡單，學習起來方便。軟件環境：開發環境主要是 RedHat 的 Linux 操作系統和 SecureCRT 串口調試工具，QT4.8.0，開發方便，使用簡單。3.4 系統可行性分析3.4.1 技術可行性本系統采用Linux系統的底層架構，采

41、用QT作為開發語言，數據庫采用ORACLE。對于完成同樣功能的進程，采用同一個程序啟用多個子進程的方式。配置文件采用標準格式文本文件進行配置，采用普通的標準格式文本文件簡單，清楚，容易維護。系統的軟件部分主要是GPS數據的解析轉換和報站程序界面的設計。目前PPS系統（美國及其盟國的軍事部門以及民用的特許用戶）定位精度已經達到1 m，但是SPS系統（全世界民用用戶）GPS定位精度只有10-20 m，其實實際的公交車報站所用精度只要控制在150m范圍內就可以了，所以本次設計中的站點檢測范圍設置為150m，完全可以達到使用的要求。語音報站是所有報站系統的核心，是必須實現也要重點實現的部分。系統中的音

42、頻驅動和視頻驅動都是一個獨立的程序，想要在程序中使用音頻驅動程序報站，使用視頻驅動程序播放廣告，我們需要安裝和移植Mplayer播放器。3.4.2 經濟可行性網蜂A8板子700元，自帶7寸電容式觸摸屏，24bpp，分辨率： 800 480，支持五點觸摸，用戶能清晰實時地查看圖像、數據，和通過點擊觸摸屏控制平臺，可當做廣告屏使用，GPS模塊100元，本系統將車載信息全部整合到一起，方便快捷，經濟實惠。第4章系統設計4.1 系統設計指導原則（1）先進性利用GPS自動給出到站位置，系統接受位置信號，自動語音報出站點，同時可以采用人工給出站點位置信息，方便靈活，無需司機干預，使司機可以專心開車，減少因

43、頻繁手動按鈕報站造成的不便和注意力分散。（2）可靠性及安全性由A8編程實現GPS信息的接收處理，建立連接，接收數據，WAV語音文件的播放，讀寫SD卡的內容，液晶屏的顯示功能，本系統的工作過程大致為：通過GPS信息的接收，自動搜索站點，如果接收到的經緯度信息與儲存的某站點經緯度信息一致，則從SD卡中讀取相應的WAV文件，將所讀的數據流發送到播放器播放，同時在液晶屏上顯示相應的站號和站名，無需人工，安全可靠。4.2 體系結構設計系統通過GPS模塊接收信息，然后比對數據信息，再從存儲器中調用音頻播放，LCD始終播放廣告信息。系統體系架構如圖4.1所示。ARMARMUSB接口電路存儲器LCDGPS模塊

44、視頻輸出音頻輸出揚聲器圖4.1 系統體系結構系統軟件處理，最主要的是在GPS信息的解析與轉換，接收到數據信息然后解析出經緯度信息，轉換為大地坐標，比對站點信息。系統軟件架構如圖4.2所示。開始開始接收GPS信息解析GPS信息與配置信息數據比較到站與否中斷處理程序由經緯度計算距離否是圖4.2 系統軟件體系結構4.3 硬件設計4.3.1系統硬件總體設計GPS公交自動報站系統硬件上以ARM Cortex A8處理器為核心，根據系統功能實現的需要包含以下組成模塊：電源、復位電路、時鐘電路、GPS模塊、Flash/ARM存儲器、JTAG口、串行接口、USB接口、觸摸屏電路、音頻電路等。GPS公交自動報站

45、系統硬件框圖如圖4.3所示。觸摸屏觸摸屏電源JTAG接口串行接口GPS模塊USB接口音頻電路時鐘電路存儲器主控制ARM芯片圖4.3 GPS自動報站系統硬件框圖4.3.2 LCD數碼管電路設計程序所用LCD顯示屏電路如圖4.4所示。圖4.4 4個LCD對應的GPIO引腳連接圖4.4 軟件設計系統開始運行，加載運行信息，然后開始檢測GPS信息，對比信息播放廣告或站點信息。系統軟件設計如圖4.5所示。系統上電系統上電加載Linux內核加載文件系統啟動程序啟動檢測任務檢測解析GPS信息GPS報站中斷Mplayer播放器播放廣告WM8960音頻模塊播報語音是否圖4.5 系統軟件設計4.4.1 控制流程設

46、計我們將事先收集好的GPS信息存儲到TXT文件中，通過數據發送模擬器發送。GPS數據模擬器發送GPS數據如圖4.6所示。圖4.6 串口發送GPS數據4.4.2 UI界面設計系統的主UI界面是面向管理員的，在這里可以添加或刪除站點信息。子UI界面主要是顯示站點信息和播放廣告。系統UI界面設計如圖4.7-4.8所示。圖4.7 系統UI界面設計圖4.8 系統UI界面設計4.4.3 功能模塊設計系統功能主要有播放廣告，GPS檢測，語音報站，管理員增刪站點信息等。系統軟件功能框圖如圖4.9所示。GPS公交報站系統GPS公交報站系統系統啟動wmv初始化播放廣告GPS報站比較GPS接收信息自動報站系統設置管

47、理員登錄增加站點信息刪除站點信息修改站點信息查看站點信息圖4.9 系統軟件功能框圖程序增刪功能如圖4.10所示。圖4.10 程序增刪改查功能大連東軟信息學院畢業設計（論文）第5章系統實現5.1 環境配置5.1.1 選擇Linux開發環境Linux系統是一個功能全面、安全可靠、且免費使用的操作系統，現已經受到越來越多用戶的重視和歡迎，成為了除Windows操作系統之外的一個另非常有前途的操作系統。本系統通過DNW進行程序的燒寫、運行等。調試信息使用串口調試助手，使用putty接收并顯示目標板傳送的打印信息。5.1.2 交叉編譯環境的建立交叉編譯就是在一個平臺上編譯生成可以在另一個平臺上執行的代碼

48、。對于我們來說,就是在windows操作系統上面，安裝vmware，在vmware中安裝Linux，然后在Linux中編譯運行基于ARM架構的應用程序，當然ARM開發板上的操作系統是嵌入式Linux。交叉編譯器arm-Linux-gcc的版本有很多，我們在這里用的是4.3.2版本，在軟件的輔助下，我們可以通過putty將bootloader（目標板引導代碼）下載到目標系統中，也就是A8開發板上。為的是初始化目標板的CPU、SDRAM、Flash，建立宿主機與目標板的連接，可以下載程序。在/usr/local/目錄下新建arm目錄，將軟件包解壓到該目錄#mkdir /usr/local/arm#

49、tar xjvf cross_3.4.1.tar.bz2 C /usr/local/arm-c的作用是指明編譯器安裝目錄增加環境變量，修改/etc/profile文件#gedit /etc/profile增加路徑：pathmunge /usr/local/arm/3.4.1/bin重啟Linux，完成了交叉編譯的識別我們發現在VM下鼠標無法拖到windows界面下，我們需要安裝VMwaretools點擊VM菜單下Install VMware Tools,將VMwareTools-0004.tar.gz源代碼壓縮包拷貝到Linux根目錄下，解壓生成vmware-tools-distrib文件夾。

50、進入文件夾執行vmware-install.pl文件，默認安裝即可。點擊VM菜單下Setting選項，選擇在Options子選項中的Share Folders設置項，選擇Always Enabled選項，點擊Add，增加windows與Linux之間的共享文件夾取名share。是windows下D盤中實際存在的文件夾。在Linux系統中，在根目錄下面的mnt/hgfs下面可以看到設置共享成功的share文件夾。實現了windows與Linux間文件的共享。5.1.3 嵌入式 Linux 內核移植及裁剪Linux內核移植及裁剪就是把Linux系統對目標系統修改寫之后，安裝到該目標平臺使它正確運行

51、起來。U-Boot全稱 Universal Boot Loader。Cpu文件夾：存放與處理器相關的文件，包含CPU初始化，串口初始化，中斷初始化等代碼。Board文件夾：存放目標板相關文件代碼，主要包含硬件初始化，SDRAM初始化等。Drivers文件夾：存放設備驅動代碼，如flash驅動，網卡驅動，串口驅動等。Include文件夾： 存放U-Boot使用的頭文件，包括不同硬件構架的頭文件。Net文件夾： 存放網絡功能的上層文件，實現各種協議，如nfs，tftp，arp等。5.1.4 嵌入式 Linux 內核移植完成硬件平臺的SDRAM初始化、實現Nand讀功能、實現U-Boot代碼從NAN

52、DFlash至SDRAM的拷貝。解壓Linux-2.6.24gedit Makefile修改代碼ARCH ?= arm CROSS_COMPILE ?= /usr/local/arm/3.4.1/bin/arm-linux-sharecp arch/arm/configs/s3c2410_defconfig .configgedit arch/arm/plat-s3c24xx/common-smdk.cmake menuconfigmake zImage移植網卡驅動pwd /linux-2.6.24/include/asm-arm/arch-s3c2410gedit smdk2410.h#de

53、fine pSMDK2410_ETH_IO _phys_to_pfn(0 x19000000)#define vSMDK2410_ETH_IO 0 xE0000000#define SMDK2410_EHT_IRQ IRQ_EINT9make zImage將生成的zImage燒寫到開發板中出現Cirrus Logic CS8900A driver for Linux (Modified for SMDK2410)eth0: CS8900A rev E at 0 xe0000300 irq=53, addr: 00: 0:3E:26:0A: 0說明移植成功移植yaffs2文件系統解壓yaffs2

54、.tar.gz壓縮包在fs文件夾下的kconfig和makefile中添加代碼重新編譯zImage，拷貝到tftpboot下看到支持了yaffs文件系統5.1.5 編譯和安裝 Qt4Qt4版本Qt4.8.0Qt4工作目錄：/work/GUIqt-everywhere-opensource-src-4.8.0.tar.gz和tslib-1.4.tar.gz放到 /opt/ webee 210 目錄下。接著執行如下命令，將qt-everywhere -opensource-src -4.8.0.tar.gz 壓縮包解壓。并將tslib-1.4.tar.gz解壓。執行./configure -pre

55、fix /usr/local/QtEmbedded-4.8.0-arm -opensource confirm -license -release -shared -embedded arm -xplatform qws/linux-arm-g+ -depths 16,18,24 -fast -optimized-qmake -no-pch -qt-sql-sqlite -qt-libjpeg -qt-zlib -qt-libpng -qt-freetype -little-endian -host-little-endian -no-qt3support -no-libtiff -no-li

56、bmng -no-opengl -no-mmx -no-sse -no-sse2 -no-3dnow -no-openssl -no-webkit -no-qvfb -no-phonon -no-nis -no-opengl -no-cups -no-glib -no-xcursor -no-xfixes -no-xrandr -no-xrender -no-separate-debug-info -nomake examples -nomake tools -nomake docs -qt-mouse-tslib -I/usr/local/tslib/include -L/usr/local

57、/tslib/lib -D_ARM_ARCH_5TEJ_gmakegmake install把/usr/local/QtEmbedded-4.8.0-arm/lib中除了pkgconfig文件外的所有文件拷貝到/work/rootfile/rootfs/usr/lib中下面就可以測試一下看是否移植成功，把/usr/local/QtEmbedded-4.8.0-arm/ demos/mainwindow中mainwindow文件拷貝到開發板，cp mainwindow /work/rootfile /rootfs/執行./mainwindow qws5.1.6 多媒體播放器 Mplayer的移植

58、多媒體功能是本系統的重中之重，為了能夠流暢的播放視頻文件，本系統在嵌入式環境下移植了多媒體播放器Mplayer。 MPlayer 是一個開源的軟件，我們從官網下載安裝軟件，Mplayer是目前Linux 上最優秀的多媒體播放器，安裝方便，可以和 GUI 配合使用。Mplayer 幾乎支持所有流行的視頻格式的解碼和播放，比如AVI、RM、OMG、MKV等，同時支持各種音視頻輸出驅動，比如Xv、AAlib、fbdev、OpenGL等，它在運行時只占用極小的資源。它還支持除X86外的多種處理器，我們就是要將它移植到ARM系統下。MPlayer 的移植主要有以下幾步：安裝前先檢查Linux系統中是否已

59、經安裝了以下四個包，缺一不可：gtk2-devel(版本任意)glib2-devel(版本任意)libpng(版本任意)libpng-devel(版本任意)下載相關codes，主程序Mplayer-1.0rc1. tar.bz2，皮膚Abyss-1.7.tar.bz2。打開終端安裝相應解碼：mkdir /usr/lib/codecsmkdir /usr/lib/wincodecstar jxvf all-20060611.tar.bz2mv all-20060611/* /usr/lib/codecsunzip windows-all-20060611.zipmv windows-all-20

60、060611/* /usr/lib/wincodecs安裝Mplayer：tar jxvf MPlayer-1.0rc1.tar.bz2cd MPlayer-1.0rc1./configure -prefix=/usr/local/mplayer -enable-gui -enable-freetype -with-codecsdir=/usr/lib/codecs -with-win32libdir=/usr/lib/wincodecs -language=zh_CN然后#make #make install安裝皮膚tar jxvf Abyss-1.6.tar.bz2mv Abyss /us