摘 要

本论文主要阐述“GPS(Global Position System)定位器设计与实现”的设计思想和实现其功能所需的关键技术。该课题研究利用ARMS3c2410嵌入式处理器和GPS模块，将GPS模块所接收的数据通过串行口传入给ARMS3c2410嵌入式处理器，进行分析和处理并实现了GPS定位器的基本功能。ARMS3c2410嵌入式处理器所采用的操作系统的是嵌入式LINUX系统，所使用的开发工具是用于ARM处理器的交叉编译器arm-linux-gcc和make工具。

该定位器实现了嵌入式处理器的串行口程序开发，对GPS模块接收的数据进行分析和处理，根据需要在确定的地理位置采集定位信息，如经纬度信息标记地理位置，并且能保存该地理位置的信息，同时还能够对历史信息进行处理的功能。

论文主要包括以下四个部分的内容：

第一部分是开发背景的说明，说明了定位系统国内外发展现状，研究课题的意义以及课题主要的研究内容。

第二部分是总体方案设计，对硬件以及软件的总体框架进行了阐述。

第三部分是硬件总体设计，对嵌入式处理器和GPS模块进行了介绍，同时对串口通信的实现进行了描述。

第四部分是软件总体设计，对嵌入式Linux系统进行了介绍，同时对GPS定位器实现进行了详细的程序设计。

关键词：GPS；ARM；嵌入式Linux系统

Abstract

This paper mainly expounds the design and implementation and the key technologies required to achieve its function of a GPS(Global Position System) locator. The research uses ARMS3c2410 embedded processors and GPS module, transmit the data that received by GPS module to ARMS3c2410 embedded processor through the serial port, analysis and processing and realizes the basic function of the GPS locator. ARMS3c2410 embedded processor uses the imbedded LINUX operating system, the use of development tools is ARM - LINUX - GCC and “make” tools which used to the cross compiler for ARM processors.

The locator implementation serial port application development of embedded processors, analyze and processing the data received by GPS module, according to the demand collecting location information in the certain geographical location, such as longitude and latitude information tag location, and can save the location information, and also have the function of deal with the history information.

The content of the thesis mainly includes the following four parts:

The first part is the development background, explains the positioning system development present situation at home and abroad, the significance and the main content of the topic.

The second part is the design of overall scheme and expounded the framework of hardware and software.

The third part is the overall design of the hardware, introduce the embedded processor and GPS module, and at the same time describe the implementation of serial communication.

The fourth part is the overall design of software, introduce the Linux system, as well as realize the programming in detail of GPS locator.

Keywords：GPS；ARM；Embedded Linux OS

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引 言 5

1.1 定位系统国内外的研究进展 5

1.2 课题意义 5

1.3 课题研究内容 6

第二章 GPS定位器总体框架设计 7

2.1 GPS定位器的原理 7

2.1.1 GPS定位系统构成及优点 7

2.1.2 GPS定位原理 8

2.2 GPS定位器系统的整体设计 9

2.2.1 总功能概述 9

2.2.2 系统硬件的总体框架 9

2.2.3 系统软件的总体框架 10

第三章 GPS定位器的硬件设计 11

3.1 ARM S3c2410处理器 11

3.1.1 ARM 处理器介绍 11

3.1.2 ARM S3c2410芯片介绍 12

3.2 GPS模块 14

3.2.1 GPS接口 14

3.2.2 GPS模块功能介绍 15

3.2.3 GPS数据与GPS协议 16

3.3 基于S3c2410的嵌入式串口通信的实现 17

3.3.1 结构分析 17

3.3.2 硬件结构原理 18

第四章 GPS定位器的软件设计 19

4.1 嵌入式ARM Linux系统开发环境 19

4.1.1 嵌入式Linux系统介绍 19

4.1.2 嵌入式 Linux的特点 19

4.2 交叉编译器arm-linux-gcc 20

4.3 make工具 22

4.3.1 make工具及makefile文件 22

4.3.2 make工作原理 22

4.4 基于S3c2410的嵌入式串口通信的软件实现 23

4.4.1 串口设置 23

4.4.2 读写串口 24

4.4.3 目标板与宿主机串口通信实现 24

4.5 GPS定位器实现的程序设计 25

4.5.1 GPS定位器实现流程图 25

4.5.2 GPS数据接收与处理 26

4.5.3 历史数据处理 29

第五章 结 论 30

第六章 致 谢 31

第七章 参考文献 32

1. 引 言

1.1 定位系统国内外的研究进展

GPS 定位系统是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。经过这么多年的发展，GPS系统已经从开始的军用目的，逐渐走进人们的生活。我国从2000年到2003年连续发射的三颗“北斗一号”导航定位卫星，也建立了一个较为完善的“双星导航定位系统”。 随着全球卫星导航技术的不断发展，俄罗斯、中国和欧盟也都在建立自己的卫星导航系统，GPS一词也正在被GNSS（Global Navigation Satellite System）一词所取代。GNSS包含了美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的Compass(北斗)、欧盟的GALILEO系统，可用的卫星数目将达到100颗以上，可以说过去美国GPS一统天下的局面将被逐步代替。

全球定位系统（GPS）作为新一代卫星导航与定位系统，以其全球性、全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，在我国大地测量、工程测量、水利、电力、交通、资源勘探和航海等领域有着广泛的应用。可以说，GPS技术给我国的测绘领域带来了一场深刻的技术革命。在国家重点工程“三峡工程、青藏铁路、西气东输”等重大项目的建设中，GPS接收机被用来进行控制测量、地形测量、地质灾害预警和滑坡检测等工作，在保证工程质量和加快工程建设方面发挥了重要作用。此外，GPS技术在民用领域发展潜力巨大，伴随着车载GPS导航系统的大量应用和GPS手机的出现，GPS也在逐步走入我们的生活。

1.2 课题意义

在当今这个快速发展的信息化时代，GPS定位器被广泛应用于实际的生活中，扮演着重要的角色。它性能良好、精度准确、应用广泛，在当今世界的导航定位系统中出于一个重要的位置。GPS定位器以全球化的覆盖、全天候连续实时提供高精度的三维位置、三维速度和时间信息的能力，很好的解决了人类导航和定位等问题。