摘 要：我國汽車保有量逐年增加，這既是我國經(jīng)濟高速發(fā)展的實際體現(xiàn)，也對汽車系統(tǒng)提出了更多更高的要求。汽車導(dǎo)航系統(tǒng)是汽車的重要構(gòu)成系統(tǒng)之一，能夠?qū)ζ囆阅艿陌l(fā)揮起到關(guān)鍵作用。近些年，基于ARM對汽車導(dǎo)航系統(tǒng)系統(tǒng)進行設(shè)計已經(jīng)成為潮流趨勢，因此需要加強對這方面的研究。基于此，本文首先對ARM進行了簡單的介紹，然后從汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計出發(fā)，深入論述了ARM在其中的運用，希望可以對相關(guān)人員起到一定參考作用。

關(guān)鍵詞：ARM；汽車導(dǎo)航系統(tǒng)；設(shè)計；運用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.258

0 引言

汽車導(dǎo)航系統(tǒng)是為駕駛者指引路線、規(guī)劃路線的重要系統(tǒng)，其對于安全行車、合理行車具有極其重要的作用。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，消費者對汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的要求越來越高，不僅提出了多元化功能的實際要求，還提出了高靈敏度、高反應(yīng)度的要求。因此，可以將ARM運用到導(dǎo)航系統(tǒng)當(dāng)中，以實現(xiàn)這一目的。

1 ARM

Acorn公司推出了一款面向低端市場的RISC微型處理器，在推出前期被稱之為Acorn RISC Machine，后來逐漸被簡化為ARM。該處理器是32位設(shè)計，同時還配備了16位指令集。相較于傳統(tǒng)的32位處理器而言，該型處理器能夠?qū)崿F(xiàn)35%的代碼節(jié)省，并且能夠完全保留住32位系統(tǒng)的特點與優(yōu)勢。在實際的運用中，ARM處理器表現(xiàn)出的非常顯著的特點，一是兼具16位和32位雙指令集，二是能耗很低，三是具有諸多合作伙伴。隨著ARM處理器的不斷發(fā)展，其運用領(lǐng)域也越來越多，在2011年微軟就已經(jīng)宣布全面支持ARM處理器，而在2012年，AMD又宣布將會設(shè)計64位的ARM處理器。在諸多國際廠商的支持下，ARM處理器的運用前景不斷寬廣，目前在汽車導(dǎo)航系統(tǒng)中進行運用已經(jīng)成為業(yè)界的熱點話題，引起了廣泛的討論。

2 汽車導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計中ARM的運用

2.1 汽車導(dǎo)航系統(tǒng)

汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的主要功能就是為消費者提供導(dǎo)航服務(wù)，使其能夠明確前方道路的路況、目標(biāo)、路徑以及引導(dǎo)等，使消費者能夠穿過陌生環(huán)境達到目的地。從導(dǎo)航系統(tǒng)所具備的功能上來講，其構(gòu)成部分主要包括了GPS模塊、核心系統(tǒng)電路、SD卡、觸摸屏、RS232串口等。GPS是導(dǎo)航系統(tǒng)的核心部分，也是基于GPS的定位功能，才能實現(xiàn)汽車導(dǎo)航服務(wù)。因此，GPS模塊的作用就是接受定位信號，RS232串口就是將GPS的定位信號傳遞給ARM處理器，SD卡的作用就是存儲相關(guān)的地理信息數(shù)據(jù)，觸摸屏的功能就是實現(xiàn)人機交互。

2.2 硬件設(shè)計

在進行汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計時，硬件設(shè)計是最為基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，其一般主要是由GPS系統(tǒng)、ARM處理器、DR航位推算系統(tǒng)、顯示單元、處理單元等組成。進行GPS/DR導(dǎo)航組合子系統(tǒng)設(shè)計時，第一步就是數(shù)據(jù)采集，這可以將汽車運動看作二維運動，通過對航向角度變化以及行駛距離的測量，就可以得出車輛目前的具體位置。所以，為了得到角速度，可以選擇CRS03陀螺儀進行角速度測量，其基于硅性MEMS技術(shù)，能夠應(yīng)對劇烈的震動和沖擊，工作穩(wěn)定能非常優(yōu)越。行駛距離的測量主要是靠脈沖信號發(fā)生電路和運動拾取裝置聯(lián)合測量，在車輪每轉(zhuǎn)動一周時，就可以發(fā)出一個固定脈沖，通過對行駛時間內(nèi)的脈沖數(shù)進行測量，就可以得到行駛距離。第二步，信息融合。在采集到相關(guān)的數(shù)據(jù)信息之后，需要進行信息融合處理，其一般可以通過卡爾曼濾波器進行。其在處理過程上可以看作是兩級數(shù)據(jù)處理，通信息分配原則對各個子系統(tǒng)之間的相關(guān)性進行消除，確保局部傳感器和分配后的信息能夠?qū)崿F(xiàn)融合，以實現(xiàn)局部傳感器信息更新的目的。將局部傳感器更新后的信息進行再融合，就可以得到全新的全局狀態(tài)。在整個導(dǎo)航系統(tǒng)之中，其正常工作條件下DR系統(tǒng)包含了3個濾波器，在航向信息和位移信息這兩處分別有一個濾波器，通過局部濾波器進行處理推算，就可以得出導(dǎo)航信息。在此基礎(chǔ)上，將GPS導(dǎo)航信息和DR信息聯(lián)合輸送到主濾波器當(dāng)中，以此便能形成精度很高的導(dǎo)航信息。第三步，設(shè)計LCD子系統(tǒng)。在汽車的導(dǎo)航系統(tǒng)之中，可以采取點陣式彩色液晶顯示屏，因為內(nèi)嵌控制器能夠支持，這就不需要再進行LCD顯示控制器的外接，實現(xiàn)了設(shè)計的簡化。利用內(nèi)嵌式的LCD控制器，其主要采用DMA方式顯示緩存圖像，在將其傳輸?shù)酵獠侩娐贰?/p>

2.3 軟件設(shè)計

在ARM處理器基礎(chǔ)上進行汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的軟件設(shè)計，可以在ADS1.2環(huán)境下進行開發(fā)，以實現(xiàn)程序編制。該開發(fā)環(huán)境主要是通過C語言進行變現(xiàn)，完成整體編譯、調(diào)試運行之后，在確保程序正常的基礎(chǔ)上，可以通過ADS1.2開發(fā)環(huán)境中的片上調(diào)試功能，將設(shè)計的源程序燒錄到FLASH之中，如此，只需將電源和JTAG斷開之后再進行重啟，就可以實現(xiàn)控制程序的脫機運行了。從具體流程上來說，在ARM處理器之下的GPS/DR組合導(dǎo)航系統(tǒng)的具體流程可以分為：開始→初始化系統(tǒng)→接受GPS數(shù)據(jù)→接受DR數(shù)據(jù)→融合信息→匹配地圖→LCD顯示→等待刷新時間→接受GPS數(shù)據(jù)······通過這一程序可以看出，在系統(tǒng)開啟之后，就可以一直循環(huán)執(zhí)行接受GPS數(shù)據(jù)之后的全部程序。在GPS和DR系統(tǒng)將接受到的相關(guān)數(shù)據(jù)全部傳輸出去之后，就可以通過相應(yīng)的軟件對兩套數(shù)據(jù)進行時空同步，在憑借卡爾曼濾波器進行處理，再進行校正計算。通過GPS和DR組合處理數(shù)據(jù)，既可以實時進行，也能夠?qū)崿F(xiàn)測后進行，給予了導(dǎo)航系統(tǒng)更多靈活的空間。

3 結(jié)束語

在汽車導(dǎo)航相關(guān)研究不斷深入的背景下，開始有越來越多的人將ARM運用到導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計當(dāng)中。因此，對于相關(guān)研究人員而言，必須要先認(rèn)識到ARM的本質(zhì)內(nèi)涵，理解其和汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)合點。然后，在剖析汽車導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)上，從硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個方面加強ARM的運用，以便實現(xiàn)提高汽車導(dǎo)航系統(tǒng)性能和質(zhì)量的效果。

參考文獻：

[1]王曉寧，王振臣，姚帆.基于ARM的車載導(dǎo)航系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2010（13）：162-164.

[2]馬永勝，金志華，王俊璞.基于ARM的車載導(dǎo)航計算機硬件設(shè)計與實驗[J].實驗室研究與探索，2010（01）：35-37.

作者簡介：劉永剛，碩士，講師，研究方向：機械電子工程。