基于ARM的智能導航盲杖系統(tǒng)設計

本文采用了基于ARM11-Win CE平臺的嵌入式系統(tǒng)作為系統(tǒng)的控制平臺，以提高系統(tǒng)的性能、集成度以及可擴展性;運用GPS定位技術和TTS文語轉換系統(tǒng)，實現(xiàn)了對視障人士的GPS定位及電子地圖導航;利用超聲波測距功能，系統(tǒng)可以提供一定距離內(nèi)的障礙物探測與告警。為實現(xiàn)上述功能，采用Trimble公司的GPS接收模塊Lassen iQ實現(xiàn)了GPS定位功能，處理器采用三星公司的S3C6410(ARM1176JZF-S核心)芯片，操作系統(tǒng)為Windows CE 6.0。

　　1 系統(tǒng)硬件設計

　　1.1 系統(tǒng)整體結構

　　本智能導航盲杖系統(tǒng)是為了實現(xiàn)GPS定位、電子地圖查詢、路徑選擇以及超聲波探測、語音輸出等主要功能，系統(tǒng)設計圖如圖1所示。各個功能模塊實現(xiàn)功能如下：

　　(1)GPS信號接收模塊：接收GPS信號，輸出當前經(jīng)緯度、移動方向與速度、時間等信息。完成與中央處理器的通信，報告工作狀態(tài)，并接收中央處理器的控制[1]。

　　(2)存儲模塊：存儲系統(tǒng)程序、電子地圖數(shù)據(jù)以及GPS獲取的信息等，可以進行存儲、讀取、查詢信息等操作。

　　(3)超聲波測障模塊：發(fā)送和接收超聲波脈沖，反饋給中央處理器并接收其控制信號。

　　(4)人機接口模塊：包括顯示和鍵盤輸入、語音輸出，采用中央處理器控制和監(jiān)測。

　　(5)中央處理器：控制并接收GPS模塊、超聲波測障模塊產(chǎn)生的信號，監(jiān)視鍵盤狀態(tài)，并控制LCD顯示、語音輸出等。

　　1.2 系統(tǒng)主要模塊設計

　　(1)GPS模塊。系統(tǒng)選擇Trimble公司的Lassen iQ GPS接收器作為GPS信號接收模塊，其接口電路如圖2所示。為了利于在戶外手持使用，系統(tǒng)要考慮體積、功耗以及精度的需求。系統(tǒng)選用的GPS模塊面積僅有8 cm2，功耗小于89 mW，而其GPS定位精度可達10 m，速度精度能夠達到0.1 km/h，GPS方向可精確到2°，基本能夠滿足本系統(tǒng)的要求。

　　(2)中央處理器。系統(tǒng)選用Samsung公司的S3C6410A-XH66作為中央處理器。

　　S3C6410A-XH66是一款基于ARM1176JZF-S內(nèi)核的32 bit RSIC微處理器，其優(yōu)化的外部存儲器接口分為DRAM和Flash/ROM/DRAM兩路端口，能滿足本系統(tǒng)讀取電子地圖時對數(shù)據(jù)帶寬的要求。另外，S3C6410A-XH66還有Camera接口、TFT 24 bit真彩色LCD控制器、4通道的UART、I2C總線等。處理器內(nèi)部時鐘為533 MHz，可以滿足較復雜導航算法的需要。