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(1.广西科技大学重型车辆零部件先进设计制造教育部工程研究中心,广西柳州545006；
2.广西科技大学计算机科学与通信工程学院,广西柳州545006；
3.广西科技大学团委,广西柳州545006；
4.广西科技大学电气与信息工程学院,广西柳州545006)
［摘 要］文章研究的是基于飞思卡尔平台的北斗GPS定位系统设计.该设计采用的是基于Cortex-A9内核的飞思卡尔i.mx6q系列,兼容单核、双核和四核,1GB的内存且最大运算速率为1.2GHZ的移动平台,足以满足设计要求,同时该平台支持Android4.0而且成本在可接受的范围.
［关键词］Android；北斗GPS；定位系统；飞思卡尔
［DOI］10.13939/j.cnki.zgsc.2016.06.065
1.系统设计整体框架
文章设计大致分为安装在需要定位的移动物体上的北斗GPS位置信息接收中心(飞思卡尔i.mx6q系列开发板)、远端云服务器、移动Web网页客户端和Android手机客户端几部分.
了解完整体系统的设计和思想后,接着列出本系统的各个技术,如硬件、软件的编程框架和编程思路,如图1所示,我们在飞思卡尔i.mx6q系列底层移动平台上跑一个Android4.0.4系统来实时接收北斗/GPS双模模块的实时位置信息,同时通过连接WiFi/网卡/3G运用H论文范文P的POST方式将数据传送到由PHP、Mysql和Apache搭建的远端云服务器进行存储,该服务器是在ubuntu12.04上搭建的；当移动客户端需要获取移动物体的实时位置信息时,就主动通过有线/无线网络运用H论文范文P的GET方式从服务器请求数据,这样移动客户端(Web网页客户端或Android客户端)就可以调用百度地图的API把从服务器获得的经纬度等位置信息刷到百度地图上实时显示,客户端支持2D、三维和卫星地图几种显示模式.
文章使用的处理器是I.MX6Q、Cortex-A9架构,能兼容单核、双核和四核,同时其最高主频能达到1.2GHZ,有64位1GB的DDR3和两通道32位的LPDDR2,8GB用户可论文范文的Nand Flash,小于4W的低功耗功率,设有HTML、USB、SD卡、TF卡、1000/100/10Mbps的Ethernet、多屏显示、LCD、触摸屏等诸多接口.除此之外还有3路UART口及1路CAN接口,LCD接口支持TFT LCD 1024x600,LVDS接口支持720p60、1080p60,音频输入是MIC,音频输出是Headphones,采用RTC实现外部实时时钟,有掉电保存时间等优点,电源采用5V 2A电压输入；并且还拥有丰富的软件资源,均支持安卓4.0.4版本系统、ubuntu12.04和Linux的3.0.35内核.
在安卓4.0.4中支持SD卡脱机快速烧录、USB下载烧录、单文件/多文件一键烧录、EXT4格式的文件系统烧写等多种烧录方式,同时其Uboot支持eMMC和SD卡两种启动方式,并且支持LVDS、LCD、HDML、VGA多种显示设备,支持Linux3.0.35版本内核,在内核中也跟其他嵌入式产品一样拥有eMMC、看门狗、RTC、IO、SPI、I2C、PWM控制器、LCD、触摸屏、USB、串口、以太网、WiFi、3G、USB转串、HDLM、VGA、NAND_FLASH、SD卡和TF卡等多个设备的驱动,并且能支持EXT4、NFS、FAT32和NTFS等几种文件系统.
2.系统介绍
谷歌公司将Android系统定位成一款基于Linux平台的开源移动操作系统,之后一直由谷歌公司研发.安卓系统一直拥有完全的开放性和强大的可扩展性,如今成为社会最为流行的嵌入式操作系统之一,并且已在各个领域(如手机、网本、车载、机顶盒和电视机等)广泛使用.到目前为止共有Android1.0、Android1.1(petit Four)、Android1.5(Cupcake)、Android1.6(Dunut)、Android2.0/2.1(éclair)、Android2.2(Froyo)、Android2.3(Gingerbread)、Android3.0/3.1/3.2(Honeycomb)、Android4.0(Ice Cream Sandwich)、Android4.1/4.2/4.3(Jelly Bean)和目前流行的Android4.4(KitKat),文章运用了Android4.0版本.
2.1Android系统框架
Android系统层次从上自下分别有应用程序层(Applications)、应用程序框架层(Application Framework)、运行库层(Libraries)和Linux内核层(Linux Kernel)四大部分.其中应用程序层即用户空间的J论文范文a语言编写的应用程序就像Android内置的邮件、通信、浏览器等都在这一层；应用程序框架层主要为安卓开发人员提供一些已封装好的API接口,从而使其快速开发；运行库层主要是一些c/c++的函数库层,有开放源码的函数库,其中有负责浏览器运行的WebKit,有libc、OpenGLES、SQLite等标准c库,另外还有多媒体方面的影音和图片文件的播放支持的文件格式等；Linux内核层主要负责底层硬件的接口设备驱动、网络和电源管理以及系统安全等.
2.2Android应用程序框架层
Framework层是Android的应用框架开发平台,开发者在遵循框架原则的基础上,对框架进行改造和扩展,从而开发出了各具特色的安卓应用.应用程序的体系结构简化了组件的重用,让安卓开发者的开发工作也更加的灵活.Framework层包括以下几个重要部分：
View——视图的集合,用于构建一个应用程序的界面UI.包括水平列表、垂直列表(listview)、网格(gridview)、文本输入框(edittext)、按键(button)和网页浏览页面.
ContentProviders——内容提供者,给各个应用程序提供了相应的数据共享接口.
ResourceManager——资源管理器,提供访问除代码以外的公开资源,如字符串文件、图像文件和界面布局文件.
NotificationManager——通知管理器,让应用程序在状态栏上显示自定义的通知.
ActivityManager——活动管理器,管理应用程序生命周期.
PackeageManager——程序管理器,管理应用程序的安装,卸载,保存应用程序信息.
3.系统设计
3.1系统移植
3.1.1Android源码获取和编译
文章采用的系统是Android4.0.4,可在Android论文范文网站获取,其主要步骤有以下几点.
(1)下载repo下载工具.
(2)在本地用mkfile创建bin目录,接着进入bin目录用git clone https：//android.googlesource.com/tools/repo.
(3)下载完成后进入repo目录,并且用git checkout切换到稳定分支.
(4)用export将repo目录添加到当前系统的全局环境变量配置文件中.
(5)在本地创建Android源码的目录,并在目录中运用repo init来下载Android4.0.4源码.
(6)下载完成后,接着编译内核3.0.35的镜像和EXT4格式镜像.
(7)使用./buid/envsetup.sh配置环境和用lunch选择开发平台,最后通过make-j6来编译.
3.1.2U-boot裁剪和编译
文章采用的u-boot2010.03版本,其中详细的论文范文和编译如下：
(1)解压tar命令解压u_boot源码.
(2)进入解压后的路径,对源码进行CPU、板级平台、库等的筛选.
(3)在当前安卓源码的最开始路径中的配置文件中设置交叉工具链.
(4)编译配置文件,最后用make-j2编译出u-boot.bin.
3.1.3系统烧录
系统的烧录,首先设置USB模式通过NDW去加载初始化内存,接着设置网络加载的IP和网关环境变量,将编译好的u-boot.bin烧录到eMMC(inand)中的起始位置,大小是4M,然后设置为eMMC启动模式；接着通过网络将编译好的uImage烧录到u-boot的后面,大小是4M,同时设置内启动内核的方式；最后通过网络加载、烧录编译好的文件系统,其烧录在内存内核的后面大小为16M,接着重新启动,这样所有的烧录工作到此就已经全部完成.
3.2硬件模块分析
3.2.1双模模块D3020C介绍
文章采用的硬件平台是型号为TD3020C的北斗/GPS双模模块来给系统提供实时位置信息,它具有体积小、功耗低和支持热启动等优点,同时该模块支持BD2 B1工作模式、GPS L1工作模式和BD2 B1/GPS L1混合工作模式三种模式.硬件中电源用VCC、V_BCKP和V_ANT作为输入,VCC_OUT和VCC_RF作为输出,天线接在PF_IN支持BD2 B1/GPS L1双模有源天线,UART串口有串口1(TXD1/RXD1)和串口2(TXD2/RXD2)两串口,串口一用于获取位置信息输出,同时也可用来设置、选择定位的模式,波特率设置在48000bps～115200bps范围之内,还有三路用户可自定义的GPIO接口.
软件接口协议方面,首先是语句标识符有BD、GP、GN、CC和P,输出语句格式符有位置信息(GGA)、大地坐标位置信息(GLL)、有效卫星号(GSA)、可视卫星状态(GSV)等；输入语句格式有设置当前系统工作状态(SIR)、设置串口工作波特率(CAS01)和设置NMEA输出更新率(CAS02)三种.
3.2.2WiFi模块驱动分析
文章采用的WiFi模块是基于SDIO的NH387型号,该WiFi模块的驱动是基于SDIO和MMC总线的.WiFi模块对于数据包的接收,首先通过中断响应从网络设备媒介层中获取,再通过网络协议接口层的网络设备结构体的函数调用链接到网络协议层,接着网络协议层通过netif_rx函数将WiFi接收到的具体数据再经过socket层和虚拟文件系统层传到用户空间；同样用户空间需要向外发送数据,首先将数据通过虚拟文件系统层和网络socket层交给网络协议层的dev_queue_device来发送,最后通过网路设备功能层的相应函数发送出去.
4.系统测试
在对系统进行研究设计之后,无论是对软件和硬件还是服务器端和客户端等各个模块部分都做了系统的、详细的测试分析.在对各个功能模块测试之前,必须先对北斗/GPS硬件定位模式进行选择设置,在完成定位模式设置后,需要对网络服务进行选择,本平台有有线、无线WiFi和联通3G三种网络模式；完成以上两步后即可以对北斗信号进行测试.
4.1北斗移动设备数据上传测试
在北斗移动设备上,上传到远端云服务器进行存储的实时位置信息和授时信息的情况如图2所示.
从图2可以看出,系统能从北斗/GPS模块获取正确的实时位置信息和授时时间信息,并且可以用H论文范文P协议远端上传到远端云服务器中进行存储.
4.2远端云服务器测试
远端云服务器对北斗移动设备的实时位置信息和时间信息存储模块的测试和验证,可以通过在运行有服务器的ubuntu12.04下用命令行代码mysql-u beidou007-p、show database和use beidou以及select * from Location_info；来查看,我们可以清楚地看到北斗1号移动设备的实时位置信息和授时信息都很准确,并每隔3s将重复三次的数据存储到远端服务器数据库beidou的位置数据表Location_info中.
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客户端成功向远端与服务器请求北斗移动设备的实时位置信息后,服务器查询Location_info数据表给客户请求端返回相应的数据.
当我们在浏览器上输入访问云端与服务器的H论文范文P协议以POST方式请求的*时,http：//192.168.1.103/maps/ WebService/getLocation.php?id等于1用来模拟客户端的数据申请,成功后以json的原始数据返回,从而说明我们可以通过这种格式的命令协议访问到远端服务器并可以获取到我们想要的北斗移动设备最后一次出现的经纬度位置信息和时间.
5.系统测试结论
通过对定位模块的模式选择和网络选择以及北斗信号测试等操作之后,继而通过北斗移动设备的实时位置信息的上传、远端服务器对信息的存储和操作的测试,最终确定本文研究的基于飞思卡尔平台的北斗GPS定位系统的系统功能全部实现并且性能良好.
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［基金项目］广西科技大学科学基金项目(项目编号：校科自1307106、1307120).
［作者简介］韦江华(1982—),男,硕士,实验师.研究方向：软件工程、通信与信息系统；林川(1979—),男,硕士,副教授(通讯作者).研究方向：图像处理、计算机视觉.
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ip地理位置查询系统引用文献:
[1] 天津学校论文查重怎么查询系统
[2] 大学查重怎么查询系统
[3] 学校的网查重怎么查询系统
