基于嵌入式LINUX的車載導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)

(2) Linux 在S3C2440 上的移植

嵌入式 Linux 管理整個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)的硬件設(shè)備并對所有程序進(jìn)行調(diào)度，是軟件系統(tǒng)的核心。由于Linux 是面向PC 機(jī)的操作系統(tǒng)，將其用于嵌入式領(lǐng)域，需要進(jìn)行移植，它一般包括啟動(dòng)加載代碼（Bootloader）的移植、內(nèi)核移植、驅(qū)動(dòng)程序的編寫、文件系統(tǒng)的構(gòu)建等。將 U-boot 源代碼在ADS 環(huán)境下進(jìn)行編譯，將編譯成功的二進(jìn)制代碼燒寫到開發(fā)板所帶Flash 上，然后在上電啟動(dòng)。Bootloader 首先完成硬件設(shè)備的初始化，然后設(shè)置Linux 內(nèi)核的啟動(dòng)參數(shù)，最后調(diào)用Liuux 內(nèi)核，直接跳轉(zhuǎn)到Linux 內(nèi)核的第一條指令處。從 Linux 的方式看待設(shè)備可區(qū)分為3 種基本設(shè)備類型：字符設(shè)備，塊設(shè)備，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。車載導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序由以下三個(gè)部分組成：

（1）自動(dòng)配置和初始化子程序。初始化子程序首先運(yùn)行，負(fù)責(zé)檢測硬件設(shè)備是否存在和能否正常運(yùn)行；

（2）中斷服務(wù)子程序。由嵌入式Liuux 系統(tǒng)來接收硬件中斷，再通過系統(tǒng)來調(diào)用中斷服務(wù)子程序；

（3）服務(wù)于I/O 請求的子程序。對I/O 設(shè)備進(jìn)行存取。將編寫好的設(shè)備驅(qū)動(dòng)編譯到內(nèi)核中，在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)和內(nèi)核一起啟動(dòng)。

文件系統(tǒng)構(gòu)成了 Linux 系統(tǒng)上所有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。經(jīng)過比較，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)決定使用Cramfs文件系統(tǒng)，當(dāng)訪問文件時(shí)，Cramfs 文件系統(tǒng)自動(dòng)的將要訪問的文件解壓到RAM 中，會(huì)盡可能給實(shí)際執(zhí)行的應(yīng)用程序保留RAM 空間，而且可以為運(yùn)行時(shí)解壓縮挪出額外的CPU 周期。使用mkcramfs 命令生成cramfs 鏡像文件，再將其下載到系統(tǒng)中去，Linux 啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)加載根文件系統(tǒng)，完成系統(tǒng)的啟動(dòng)。

（3）多線程技術(shù)在Qt 中的應(yīng)用

在具有圖形用戶界面的 Qt 應(yīng)用程序中，主線程由GUI 線程充當(dāng)，它同時(shí)擁有一個(gè)或多個(gè)非GUI 線程作為工作線程來處理其它耗時(shí)操作，例如不斷更新的車輛方向、速度，地圖的匹配等。這樣，即使在負(fù)載很重的情況下，應(yīng)用程序也可以保證圖形用戶界面的響應(yīng)。依賴 Qt 提供的多線程技術(shù)，使得該導(dǎo)航系統(tǒng)中的多數(shù)據(jù)交互成為可能，GUI 線程在調(diào)用了exec()函數(shù)后，要么等待一個(gè)事件，要么處理一個(gè)事件，每一個(gè)線程都可以有自己的事件循環(huán)，如圖4所示，起始線程通過QcoreApplication::exec()啟動(dòng)事件循環(huán)，其他非GUI 線程通過Qthread::exec()啟動(dòng)各自的事件循環(huán)。

　　圖 4 Qt 線程事件模型

5 結(jié)論

本文作者的創(chuàng)新點(diǎn)：

（1）將嵌入式Liuux 操作系統(tǒng)用于車載導(dǎo)航系統(tǒng)，是對傳統(tǒng)的車輛導(dǎo)航系統(tǒng)的重大改進(jìn)，成本大幅降低，同時(shí)利用Linux 系統(tǒng)的多線程技術(shù)，可以解決系統(tǒng)中多個(gè)任務(wù)并行處理的問題，保障了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度。

（2）顯示系統(tǒng)采用Qt/Embeded 軟件進(jìn)行用戶顯示界面設(shè)計(jì)，一次編寫，隨處編譯，方便移植到各種不同的平臺，只需重新編譯即可，使用開源版節(jié)約大量軟件授權(quán)費(fèi)用，這些都是傳統(tǒng)WinCE 程序所不能比擬的。

（3）目前本系統(tǒng)已經(jīng)裝載在車上試運(yùn)行，實(shí)踐證明本系統(tǒng)能實(shí)時(shí)顯示車輛當(dāng)前運(yùn)行狀況，快速響應(yīng)用戶操作，為駕駛者提供良好的導(dǎo)航信息。