基于ARM的汽车导航系统设计

摘 要：我国汽车保有量逐年增加，这既是我国经济高速发展的实际体现，也对汽车系统提出了更多更高的要求。汽车导航系统是汽车的重要构成系统之一，能够对汽车性能的发挥起到关键作用。近些年，基于arm对汽车导航系统系统进行设计已经成为潮流趋势，因此需要加强对这方面的研究。基于此，本文首先对ARM进行了简单的介绍，然后从汽车导航系统的设计出发，深入论述了ARM在其中的运用，希望可以对相关人员起到一定参考作用。

关键词：ARM；汽车导航系统；设计；运用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.08.258

0 引言

汽车导航系统是为驾驶者指引路线、规划路线的重要系统，其对于安全行车、合理行车具有极其重要的作用。随着相关技术的不断发展，消费者对汽车导航系统的要求越来越高，不仅提出了多元化功能的实际要求，还提出了高灵敏度、高反应度的要求。因此，可以将ARM运用到导航系统当中，以实现这一目的。

1 ARM

Acorn公司推出了一款面向低端市场的RISC微型处理器，在推出前期被称之为Acorn RISC Machine，后来逐渐被简化为ARM。该处理器是32位设计，同时还配备了16位指令集。相较于传统的32位处理器而言，该型处理器能够实现35%的代码节省，并且能够完全保留住32位系统的特点与优势。在实际的运用中，ARM处理器表现出的非常显著的特点，一是兼具16位和32位双指令集，二是能耗很低，三是具有诸多合作伙伴。随着ARM处理器的不断发展，其运用领域也越来越多，在2011年微软就已经宣布全面支持ARM处理器，而在2012年，AMD又宣布将会设计64位的ARM处理器。在诸多国际厂商的支持下，ARM处理器的运用前景不断宽广，目前在汽车导航系统中进行运用已经成为业界的热点话题，引起了广泛的讨论。

2 汽车导航系统设计中ARM的运用

2.1 汽车导航系统

汽车导航系统的主要功能就是为消费者提供导航服务，使其能够明确前方道路的路况、目标、路径以及引导等，使消费者能够穿过陌生环境达到目的地。从导航系统所具备的功能上来讲，其构成部分主要包括了GPS模块、核心系统电路、SD卡、触摸屏、RS232串口等。GPS是导航系统的核心部分，也是基于GPS的定位功能，才能实现汽车导航服务。因此，GPS模块的作用就是接受定位信号，RS232串口就是将GPS的定位信号传递给ARM处理器，SD卡的作用就是存储相关的地理信息数据，触摸屏的功能就是实现人机交互。

2.2 硬件设计

在进行汽车导航系统的设计时，硬件设计是最为基础的环节，其一般主要是由GPS系统、ARM处理器、DR航位推算系统、显示单元、处理单元等组成。进行GPS/DR导航组合子系统设计时，第一步就是数据采集，这可以将汽车运动看作二维运动，通过对航向角度变化以及行驶距离的测量，就可以得出车辆目前的具置。所以，为了得到角速度，可以选择CRS03陀螺仪进行角速度测量，其基于硅性MEMS技术，能够应对剧烈的震动和冲击，工作稳定能非常优越。行驶距离的测量主要是靠脉冲信号发生电路和运动拾取装置联合测量，在车轮每转动一周时，就可以发出一个固定脉冲，通过对行驶时间内的脉冲数进行测量，就可以得到行驶距离。第二步，信息融合。在采集到相关的数据信息之后，需要进行信息融合处理，其一般可以通过卡尔曼滤波器进行。其在处理过程上可以看作是两级数据处理，通信息分配原则对各个子系统之间的相关性进行消除，确保局部传感器和分配后的信息能够实现融合，以实现局部传感器信息更新的目的。将局部传感器更新后的信息进行再融合，就可以得到全新的全局状态。在整个导航系统之中，其正常工作条件下DR系统包含了3个滤波器，在航向信息和位移信息这两处分别有一个滤波器，通过局部滤波器进行处理推算，就可以得出导航信息。在此基础上，将GPS导航信息和DR信息联合输送到主滤波器当中，以此便能形成精度很高的导航信息。第三步，设计LCD子系统。在汽车的导航系统之中，可以采取点阵式彩色液晶显示屏，因为内嵌控制器能够支持，这就不需要再进行LCD显示控制器的外接，实现了设计的简化。利用内嵌式的LCD控制器，其主要采用DMA方式显示缓存图像，在将其传输到外部电路。

2.3 软件设计

在ARM处理器基础上进行汽车导航系统的软件设计，可以在ADS1.2环境下进行开发，以实现程序编制。该开发环境主要是通过C语言进行变现，完成整体编译、调试运行之后，在确保程序正常的基础上，可以通过ADS1.2开发环境中的片上调试功能，将设计的源程序烧录到FLASH之中，如此，只需将电源和JTAG断开之后再进行重启，就可以实现控制程序的脱机运行了。从具体流程上来说，在ARM处理器之下的GPS/DR组合导航系统的具体流程可以分为：开始初始化系统接受GPS数据接受DR数据融合信息匹配地图LCD显示等待刷新时间接受GPS数据・・・・・・通过这一程序可以看出，在系统开启之后，就可以一直循环执行接受GPS数据之后的全部程序。在GPS和DR系统将接受到的相关数据全部传输出去之后，就可以通过相应的软件对两套数据进行时空同步，在凭借卡尔曼滤波器进行处理，再进行校正计算。通过GPS和DR组合处理数据，既可以实时进行，也能够实现测后进行，给予了导航系统更多灵活的空间。

3 结束语

在汽车导航相关研究不断深入的背景下，开始有越来越多的人将ARM运用到导航系统的设计当中。因此，对于相关研究人员而言，必须要先认识到ARM的本质内涵，理解其和汽车导航系统的结合点。然后，在剖析汽车导航系统构成的基础上，从硬件设计和软件设计两个方面加强ARM的运用，以便实现提高汽车导航系统性能和质量的效果。

参考文献：

[1]王晓宁，王振臣，姚帆.基于ARM的车载导航系统的研究与设计[J].现代电子技术，2010（13）：162-164.

[2]马永胜，金志华，王俊璞.基于ARM的车载导航计算机硬件设计与实验[J].实验室研究与探索，2010（01）：35-37.

作者简介：刘永刚，硕士，讲师，研究方向：机械电子工程。