基于ARM9的智能导游仪设计

基于ARM9的智能导游仪设计,第1张

引言

  随着微电子技术和超大规模集成电路的发展,嵌入式微处理器技术已日趋成熟。嵌入式技术不但在工控系统、智能仪表、检测系统、测控单元等工业应用中有杰出表现,而且越来越深入地应用于各种消费类电子产品中。

  智能导游讲解系统主要分为两个模块:第一个模块是定位端,第二个模块是手持导游仪。定位端安装在各景区和各景点,可以发射所处景点的代码。手持导游仪则可接收定位端发射的代码,然后通过解码获得景点的位置信息。以便根据景点位置信息为游客显示、播放该景点位置的导游影音文件。

  本文主要介绍一种基于ARM9处理器的新型智能导游仪的设计方案。这种导游仪是基于ARM处理器强大的处理能力和丰富的外设设计来实现的。游客可以通过触摸屏 *** 作来获得自己所需的信息,而且也可利用设备端与PC机的USB接口来完成导游影音文件的随时更新,其附加的多媒体播放功能还可以开拓ARM处理器在多媒体数码系统中的应用功能。

  1 系统整体硬件设计

  该导游仪主要由ARM处理器、音频处理模块、触摸显示模块、FLASH存储模块等组成。  

  本设计中的核心处理器和 *** 作系统分别选定三星公司基于ARM9内核的S3C2410X01处理器和目前比较流行的嵌入式 *** 作系统Linux *** 作系统。

  S3C2410X01处理器是一种基于ARM920T内核的16/32-bit RISC CPU,拥有独立的16KB指令和16KB数据CACHE、MMU虚拟内存管理单元、NAND Flash boot loader、系统管理单元(SDRAM处理器等)、3通道UART、4通道DMA、4通道具备PWM功能的定时器、IO口、RTC(实时时钟)、8通道10 bit精度ADC和触摸屏处理器、IIC总线接口、IIS数字音频总线接口、USB HOST、USBDEVICE、SD/MMC卡处理器、集成LCD处理器(支持STN和TFT)、2通道SPI和PLL数字锁相环等。该处理器集成度高、功能强大,适用于便携设备和其它工控设备,如指纹识别器、车载系统等。

  本导游仪中的接收模块主要用于接收IDCode。出于小体积、低功耗、有效范围可控、便于跳频的角度考虑,本设计选用Nordic公司的nRF401单片UHF无线收发芯片,并让其工作在433 MHz ISM (Industrial,ScienTIfic and Medical)频段。由于采用了FSK调制解调技术,因而其抗干扰能力很强。而采用PLL频率合成技术,可使其频率稳定性更好,该系统的发射功率最大可达10dBm,接收灵敏度最大为-105 dBm,数据传输速率可达20 kbps,工作电压在+3~5 V之间,同时nRF401无线收发芯片所需的外围元件也较少。nRF401芯片内包含有发射功率放大器(PA)、低噪声接收放大器(LNA)、晶体振荡器(OSC)、锁相环(PLL)、压控振荡器(VCO)、混频器(MIXFR)、解调器(DEM)等电路。在接收模式中,nRF401被配置成传统的外差式接收机,所接收的射频调制数字信号被低噪声放大器放大后,再经混频器变换成中频,放大、滤波后进入解调器,解调后将其变换成数字信号输出(DOUT端)。而在发射模式中,数字信号则经DIN端输入,然后经锁相环和压控振荡器处理后进入发射功率放大器的射频输出。由于采用了晶体振荡和PLL合成技术,故其频率稳定性极好;而采用FSK调制和解调技术则可使抗干扰能力更强。

  本系统中的USB通信子系统的设计目标是通过USB接口。并利用USB协议来实现与PC机及USB设备的数据交换和数据传输。即设备端通过USB接口载入导游影音文件并将其保存在Flash存储单元中,再由ARM处理器完成影音数据向音频处理模块和LCD显示模块的传送。音频处理模块和LCD显示模块可以实时处理并播放影音数据,从而完成对各旅游景点的综合描述。

  2 系统软件设计

  导游仪的软件要负责处理nRF401的接收数据,同时要调用和处理相应的导游文字、图片、语音信息,还要及时响应用户的触摸 *** 作,并管理图形用户界面(GUI)、用户时钟和存储景点信息,此外,还要与各外围器件进行通信和接口。若采用传统MCU的前后台系统编写程序,其复杂性可想而知。因此,采用体积小、速度快、具有较好裁减性、扩展性和可移植性的实时嵌入式 *** 作系统(RTOS)则成为必然选择。考虑到Linux *** 作系统可以完全开放源代码。且硬件兼容性较好,可以移植到不同处理器上,本系统选用Linux *** 作系统并通过ARM处理器来完成设计。

  嵌入式系统软件设计主要包括 *** 作系统、驱动程序和应用程序。本系统对基于2.6.9版本的Linux内核进行了定制裁减,其驱动程序主要是触摸屏的驱动,应用程序则用于多媒体播放。这些软件应根据嵌入式开发流程来建立开发环境。

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