一种GPS移动设备的实现

GPS 是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称，在机械领域GPS则有另外一种含义：产品几何技术规范（Geometrical Product Specifications）-简称GPS.由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。

如何设计一个带有GPS功能的移动设备，实现对GPS卫星数据的接收和解码，已经是现在CPS应用的热点。

　　1 开发平台

　　1．1 软件平台

　　为适应大多数Windows用户的使用习惯，我们设定移动设备运行环境为嵌入式操作系统Windows CE 5．0，开发过程在Windows XP操作系统下进行。开发软件为Visual Studio 2005，编程语言为C++。VS2005是Windows操作系统下的一套完整的开发工具，用于生成ASP Web应用程序、XML Web services、桌面应用程序和移动应用程序。通过使用这些工具和．NETFramework精简版，可以在个人数字助理(PDA)、移动电话和其他资源受约束的设备中，创建、生成、调试和部署在．NET Framework精简版上运行的应用程序。

　　WindowsCE是微软公司嵌入式、移动计算平台的基础，它是一个开放的、可升级的32位嵌入式操作系统，是基于掌上型电脑类的电子设备操作系统，它是精简的Windows 95,Windows CE的图形用户界面相当出色。Windows CE 被设计成针对小型设备（它是典型的拥有有限内存的无磁盘系统）的通用操作系统，Windows CE 可以通过设计一层位于内核和硬件之间代码来用设定硬件平台，这即是众所周知的硬件抽象层（HAL）（在以前解释时，这被称为 OEMC （原始设备制造）适应层，即 OAL; 内核压缩层，即 KAL. 以免与微软的 Windows NT 操作系统 HAL 混淆） .

　　1．2 硬件平台

　　1．2．1 嵌入式开发板

　　由于设定移动设备使用的运行环境为WINCE 5．0，过程中需要处理大量的数据，所以对开发板要求较高。目前WinCE 5．0支持的处理器主要有ARM、X86、PowerPC、MIPS等，其中ARM是近年来在嵌入式系统中很有影响力的微处理器架构。考虑到本系统移动终端的体积、功耗、成本等因素，最后决定选用arm内核的处理器，开发板为光嵌公司的GEC2440，主要参数如表l所示。

　　1．2．2 GPS接收模块

　　GPS接收模块负责接收GPS射频信号，将信号下变频和解调，输出标准的串口信号供处理器进行下一步处理。本设计中用到的GPS接收模块为Levave公司的GPS-R36-AT模块，性能参数如表2所示。该接收模块主要包含基带芯片和射频芯片，采用了SIRF III模块，整合片状陶瓷芯片，无需外加天线，接收C／A码卫星信号，输出的信号为NMEA0183协议数据，通过串口与主设备进行通信。

　　2 整体设计

　　设计主要依照GPS数据信号的流向来进行。GPS数据信号通过串口读入到开发板主程序，然后经过对数据信号进行解码获得当前位置的经纬度信息，再在经纬度数据库中查询获得当前位置的地名，整个过程由触摸屏进行显示，并通过触摸屏完成人机交互。

　　2．1 串口驱动

　　Microsoft eMbedded Tools封装了Windows API函数，便于Windows CE应用程序的开发。在Windows CE中，所有的设备都被看成是文件。串口通信可以像访问普通文件那样通过API通信函数来实现，系统的虚拟驱动程序负责执行特定的工作。在Windows CE下串行端口被视为用于打开、关闭、读写串行端口的常规可安装的流设备，是串行设备接口的常规I／O驱动程序调用和与通信相关的具体函数的结合。Windows CE的通信函数和其它大多数Windows的通信函数相似，值得注意的是，Windows CE不支持直接对串行端口的寄存器进行编程。

　　2．1．1 打开和关闭串口

　　CreateFile函数用于打开串行口。m_hDSComm=CreateFile(_T("COM2："))，GENER2IC_READ|GENER IC_WR ITE，0，NULL，OPEN_EXISTIN-G，0,NULL)。注意COM2后面要有一个冒号。第三个参数dwShareMode也必须为O，通信端口不能像文件一样被共享。最后一个参数dwFlagsAnd-Attributes必须为0，因为Windows CE只支持非重叠I／O。这个函数的返回值是已打开的串行端口的句柄或者是INVALLD_HANDLE_VALUE。关闭串口可以调用CloseHandle(m_hDSComm)。

　　2．1．2 串口参数设置

　　串口设置主要是用DCB构配置端口设置，包括波特率、停止位、数据位长度、校验位、流量控制和超时值等等。首先打开串行端口，用GetCommState函数获得当前打开的串口配置，然后根据需要修改DCB成员，最后用SetCommState函数设置新的串口配置。

　　2．1．3 设置缓冲区大小和超时

　　对串口来说，必须设置超时值，否则程序可能陷入到一个循环来等待来自串口的字符。这对采用WindowsCE的设备来说，将大大减少设备电池的使用时间，所以超时值是必须配置的。另外一种解决办法就是采用多线程。通常，配置超时值和配置串口类似。首先用GetCommTi-meouts函数获得当前串口的超时值，然后修改COM2MTIMEOUTS成员，最后用SetCommTimeouts函数设定超时值。

　　2．1．4 读写串口

　　利用ReadFile和WriteFile函数读写串口。需要注意的是Windows CE不支持重叠I／O，所以如果在主线程进行大量读写串口操作时，有可能使整个程序陷入缓慢的串口等待中去，因此一般都采用多线程来进行读写串口操作。