第1章绪论
1.1研究的背景和意义
1.1.1研究的背景
近年來，交通运输行业在国家的重点扶持下得到了快速的发展，全国高速公路网的进一步建设，快捷方便的城市交通体系的进一步完善，都显现了一番蓬勃发展的景象。到2011年6月，全国机动车保有量达2.17亿辆，私家车保有量达7206力.辆，四通八达的运输网络，为市民的出行和商品的流通提供了相当大地便利，为国民经济的快速发展奠定了相当好的基础。但同时又带来了一系列的新的问题。首先，在现代的物流行业中，对于信息的获取和信息的处理的实时性和准确性决定着物流管理的成败，这就需要货物运输以最佳路线及时准确的到达目的地。其次，跨省区和边界贸易这类长距离大范围的频繁运输，给物流运输提出了新的要求，特别是对一些贵重物品、军品、特大件物品等特种运输时，对安全性的要求就会更高。因此，有效地提高物流运输的安全性，保证货物准时的到达，以及保障顺畅的交通，成为物流公司急待解决的问题。为解决这些问题，就需要对物流运输进行实时的检测与跟踪以及对其路线选择进行最优化搜索。GPS定位技术在民用领域的普及应用，以及GSM通信技术的广泛应用，为解决上述问题给出了新的思路。通过这些技术，可以方便的对车辆进行实时定位、监控跟踪、车辆事故的分析、遇险报警等等，很大程度上提高了运输的安全性和有效性。在控制芯片的产业链中，以应用为主的嵌入式产业已经成为中国IT产业中的一个十分重要的新兴产业和增长点。特别是ARM系列芯片,它具有软硬件可裁减,可嵌入高级的操作系统等优点，特别适用于对功能、可靠性、体积、功耗等要求严格的专用计算机控制领域中。就目前来说,ARM系列芯片己经被广泛地运用到科学研究、军事技术、工程设计及各类相关产业中，并且已经深入到人们的R常生活中！大到汽车和飞机等一系列交通工具中，小到手机、PDA和一些智能的家居中,都能看到ARM芯片的身影。而在路网中选择最佳路线并按最佳路线行驶,是物流运输的最佳选择。但是由于交通堵塞的时常发生,以及存在交通限制的信息,对选择最佳路线造成了一定的困难。如果车辆能够在道路网络中找到从起点到达目的地的最佳路线，则不仅仅节省了运输成本和时间,而且可以从宏观上改善交通状况，减少或者避免交通堵。所以，研究--种实时性、准确性和效率相对较高的物流跟踪系统及最优路线规划是十分必要的并且具有重要的现实意义。
1.1.2研究的意义
理论方面，在ARM9处理器的基础上,构建ARM9的最小系统，以此为基础扩展展外部的GPS与GPRS模块,建立一个较为完整的物流跟踪系统,具有接收，分析处理，发送等相关功能；较为充分的利用了 GPS定位技术的成熟性和GPRS传输速度更快、容量更大无线网络的特点,使它与ARM9处理器的处理速度较为完美的整合。而在控制中心进行的最优路线规划算法的设计能有效的减少运输成本和运输时间。本课题使用基于ARM9的嵌入式操作系统设计了 GPS跟踪定位系统，就GPS应用来说，目前市场上的GPS芯片和OEM接收机板几乎都是靠进口，国内市场大都是在通过对这些核心产品的二次幵发。目前市场上存在的各类导航产品基本上都是基于WinCE操作系统，但是WinCE操作系统并不是一个免费的操作系统，对于系统以后的进一步软件开发和升级是不利的，所以采用免费的幵源的Linux操作系统会大大加快系统升级开发的周期和降低幵发系统的成本。将ARM9嵌入式处理器结合Linux操作系统应用于GPS跟踪定位系统，其强大的可扩展功能和低功耗进一步提高了跟踪系统的性能。本课题旨在设计一套基于GPS/GPRS的智能物流跟踪系统，结合中国交通系统现状，通过对物流跟踪系统的深入分析，采用嵌入式操作系统、GPS定位技术、GPRS通信技术和计算机网络通信与数据处理技术以及最优路径算法的研究，在已有的GPRS通信系统的基础上进行再次开发，将动态的交通状态信息与物流跟踪信息有效的融合，以实现对物流的实时监控与管理。该系统具有实时全方位的定位功能，能够准确判断物流位置、物流车辆行驶速度、行驶方向以及时间信息，并能对其进行实时的调度，实现物流的远程监控和智能管理，并对物流运行线路进行最优化管理。
第2章基于ARM9、GPS和GPRS的物流管理系统框架设计与分析
2.1 ARM9嵌入式系统的需求分析
经过30多年的发展，嵌入式系统已经广泛地渗透到了人们的学习、工作、生活中，我们可以看到，嵌入式系统几乎包括了生活中的所有电器设备，例如掌上PDA、移动计算设备、手机、电视机顶盒、数字电视、多媒体、微波炉、数码相机、汽车、智能家居系统、安全系统、自动售货机、医疗仪器与工业自动化仪表等。嵌入式设备在民用品和军事装备上得到了相当广泛的应用。[1]从嵌入式系统的用途方面来定义,嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作的机器、设备或装置”（原文为 devices used to control, monitor, or assist theoperation of equipment, machinery or plants)[之]。而嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。从广义上讲，带有微处理器的软件和硬件系统都是嵌入式；从狭义上讲指那些使用嵌入式微处理器构成的独立系统，并且有自己的操作系统具有特定功能用于特俗场合的系统[3]。
第一阶段是以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统，即无操作系统阶段。这类系统绝大部分是应用于专业性较强的一些工业控制系统中，一般情况下是没有操作系统支持的，软件是通过汇编语言编写的。这一阶段系统的主要特点是系统结构与功能相对单一，处理效率比较低，存储容量也比较小，同时几乎没有用户接口。由于这种嵌入式系统使用简单、价格低廉，因此以前在国内工业领域的应用也较为普遍，但是目前已远远不能满足高效的，需大容量存储的现代工业控制盒新兴信息家电等领域的需求。第二阶段是以嵌入式CPU为基础、己简单操作系统为核心的嵌入式系统，即简单操作系统阶段。其主要特点是CPU种类繁多，通用性较弱；系统开销小，效率高；操作系统达到了一定的兼容性与扩展性；应用软件较专业化，但是用户界面海不是很友好。第三阶段是以嵌入式操作系统做为标志的嵌入式系统，即实时操作系统阶段。这一阶段的主要特点是嵌入式操作系统可以在不同类型的微处理器上运行，兼容性好；操作系统的效率高、内核小，并具有高度的模块化和扩展性；具有大量应用程序接口 API，应用程序开发简单；具备了文件和目录的管理、可进行多任务操作、支持相关网络应用、并具备了图形窗口和用户界面等丰富的嵌入式应用软件。
第3章 物流管理系统主要模块的硬件设计........... 25-35
3.1 ARM9嵌入式系统模块的硬件设计.......... 25-32
3.1.1 地址空间的分配.......... 25-26
3.1.2 系统存储器的设计.......... 26-29
3.1.3 JTAG和复位电路的设计.......... 29-30
3.1.4 LED电路和LCD电路的设计.......... 30-31
3.1.5 串口电路的设计..........31-32
3.2 GPS模块的硬件设计.......... 32-33
3.3 GPRS模块的硬件设计.......... 33-35
第4章 物流管理系统主要模块的软件.......... 35-56
4.1 系统开发环境的配置.......... 35-37
4.1.1 安装Ubuntu ..........35-36
4.1.2 嵌入式环境的配置.......... 36
4.1.3 安装交叉编译.......... 36-37
4.2 Bootloader的设计.......... 37-38
4.3 设备驱动的设计..........38-42
4.4 Qt/Embedded的移植设计 ..........42-44
4.5 GPS模块的程序设计..........44-47
4.6 GPRS通信模块的设计.......... 47-53
4.7 实验结果与分析.......... 53-56
第5章 最佳路线搜索模块的软件设计.......... 56-62
5.1 最佳路线搜索模块的算法流程图设计.......... 56-57
5.2 物流管理系统原型的最佳路线.......... 57-62
结论
本文主要介绍了在ARM9的S3C2440X嵌入式平台上实现了嵌入式Lniux操作系统的移植，硬件电路、GPS接口等。同时在嵌入式Unux操作系统下利用C语=编写了 GPS与嵌入式系统进行数据传输的程序。主要有以下几点工作：
(1)采用了先进的嵌入式平台ARM9的S3C2410X，能够对嵌入多种嵌入式操作系统，缩短了丌发时间，降低了成本。由于S3C2410X具有丰富的片上资源，在硬件开发开发其它功能预留了其他接口.
(2)在嵌入式处理器平台上实现了嵌入式VIVI的移植和烧写。经过编译的VIVI引导程序内核和文件系统移植到S3C2410X处理器的开发板上，系统运行良好，通过网络连接传输的TFTP的文件传输工具，实现了 GPS芯片与嵌入式系统的数据传输功能.。
(3)采用无线GPS模块准确地定位了当前的信息，并可以灵敏地对动态的位置进行定位。充分利用嵌入式高级接口的应用。采用ADT工具环境下采用高级语g和调用API应用程序编程接口函数进行GPS程序的编写程序编译和下载运行。在ADTIDE嵌入式丌发环境下进行编译生成二进制文件可执行的0标文件。并且下载烧写到ARM嵌入式中的flash中，改变设置环境参量和保存来让系统重启丌机后自动运行该GPS定位系统的程序。
(4)在程序中实现了GPS模块以及GPRS模块的初始化、卫星定位信息的提取、卫星定位信息的解析、卫星定位信息的输出和打印以及对NMEA0183接口协议的应用和定义。
参考文献
[1] 马忠梅，李善平，康慨，叶楠.ARM & Linux嵌入式系统教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003
[2] 周立功.ARM嵌入式系统基础教程[M].北京航空航天大学出版社.2005
[3] Waynw Wolf.嵌入式计算机系统设计原理.美国：机械工业出版社，2010年：3-4
[4] 郑灵翔.了嵌入式系统设计与应用丌发.北京：北京航空航天大学出版社，2006
[5] Tammy Noergaard.嵌入式系统(硬件与软件架构).美国：人民邮电出版社，2004 年:18-19
[6] 陈卓.嵌入式系统幵发.北京：电子工业出版社，2009年：35-37
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[8] 孙琼.嵌入式Umax应用程序开发详解[M].北京：人民邮电出版社.2003.
[9] 杜春雷.ARM体系结构与编程.北京：邮电出版社，2009年：30-38
[10] 李天文编著.GPS原理及应用[M ].科学出版社,2003 1-36 19-144