基于X86架构的嵌入式车辆导航系统

车辆导航是一门融合了汽车、计算机、通信、交通、系统科学等领域技术的课题，一直是国内外众多高科技公司和高校研究的重点。

对比而言，国内的导航系统发展比较缓慢，在硬件制造、软件功能、电子地图等方面与国外都有较大差距，迄今为止，真正实用的高质量导航产品寥寥无几;而国外的导航系统虽然软硬件水平先进，但受电子地图数据库等因素的制约，也没有大规模进入国内市场。

近年来，嵌入式系统凭借强大的功能、小巧的体积、极低的功耗等优良特性得以突飞猛进的发展，逐渐渗透到了生活的各个方面，为车辆导航系统的发展带来了新的动力。

本文介绍了一种嵌入式车辆导航系统的设计方案，采用基于X86架构的ETX(EmbeddedTechnologyExtended)硬件平台和VxWorks嵌入式操作系统，在软硬件方面都能较好的满足导航系统的要求，具有良好的应用前景。

1、车辆导航系统的组成

对各部分简要介绍如下：

路径引导：引导用户沿着所规划的路径行驶;

人机接口：提供友好的界面允许用户与系统进行人机交互;

无线通讯模块：允许用户与监控中心等部门实时交换信息;

电子地图数据库：包含以预定格式存贮的数字地图信息，是系统的软件平台;

地图匹配模块：通过适当的匹配和识别过程来确定车辆在地图上的位置;

路径规划：根据地图数据库及实时定位信息帮助驾驶员规划路线;

定位模块：通过GPS、惯性导航系统或移动通信等方法对车辆进行定位。

结合实际的软硬件结构，本系统分成了四个层：最底层为硬件平台层，包含了ETX嵌入式CPU模块以及必要的传感器/子模块。

上面三层为软件层，其中设备驱动层在硬件平台和操作系统之间充当桥梁的作用，为上一层提供了与硬件设备无关的统一接口;VxWorks系统层提供库函数、应用程序接口、任务调度机制等为用户程序提供支持;应用软件层是用户自行开发的程序，这里主要包括电子地图和导航应用程序，也是本系统的核心部分。下面从硬件和软件两方面来对系统进行介绍。

2、系统的硬件结构

(1)CPU模块

车辆导航系统对硬件平台的要求为：小型化、低功耗、接口丰富，并能适应复杂的环境。本系统选用的ETX嵌入式CPU模块能够完全满足这些要求。它采用了IntelPentiumIII处理器，使用ACPI，APM1.2电源管理减低了功耗，使系统无需风扇装置散热。

此外它采用了VIAVT8603/VT82C686A芯片组、S3Savage4显卡和VIA-enhanced声卡，具有2个EIDE接口,支持UltraDMA/33，以及4个USB1.1，2个串口，1个EPP并口等。

ETX还提供了ISA总线接口和PCI总线接口，并具有看门狗，可以有效的解决死机问题。背面的4×100PIN总线定义了各种标准接口信号，使用时只需在母板设计对应的插座即可，开发起来非常方便

(2)串口扩展模块

考虑到系统需要多个串口(与上位机通信、接收GPS信息、收发短消息、与语音模块通信等)，而ETX模块只自带了两个串口，故采用了TL16C554进行串口扩展。

它内部带有16字节收发FIFO的通用异步收发器，具有独立的收发控制电路控制4路标准的串行接口，通过软件可分别设置每一路的中断允许、波特率、数据帧格式等信息。

TL16C554与ETX的ISA总线相连，通过一片CPLD完成两者时序的转换。由于系统的中断资源比较紧张，而且考虑到各子模块的数据不是很频繁，因此采用了4个扩展串口共享中断的方案。

(3)路径引导模块

本系统通过语音方式进行路径引导，采用了安徽科大讯飞公司生产的XF-S3111中文语音合成芯片。它是利用嵌入式中文语音合成领域的最新研究成果——InterSound3.0中文语音合成系统设计的一款中文语音合成芯片，通过异步串口接收待合成的文本，直接合成为语音输出，体积较小，使用方便，是一种完整的物美价廉的语音解决方案。

(4)无线通讯模块

本系统的无线通讯部分采用了短消息方式，选用了深圳科灵通科技有限公司生产的短消息模块DTR2000。它主要由西门子公司生产的工业级GSM模块和一款高性能的处理器组成，可通过短消息功能实现无线数据传送的功能，且支持中文传输。其传输数据透明，协议简单，能够方便的进行模块之间以及模块与手机之间的通讯。

(5)其它

本系统采用了GPS定位方式，通过彩色LCD进行电子地图及定位点的显示，并采用了可与ETX直接相连的CF卡作为存储设备。