觸摸式地圖導(dǎo)航系統(tǒng)

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摘 要：本系統(tǒng)率先采用ADSP-BF533[4]嵌入式處理器為核心設(shè)計(jì)的嵌入式系統(tǒng)解決方案，充分利用了該芯片強(qiáng)大的運(yùn)算功能，控制功能和低成本、易推廣的特性，實(shí)現(xiàn)了觸摸式地圖導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了方便的觸摸式交通信息查詢系統(tǒng)，可以簡便的讓用戶獲取所需的咨詢。針對公交系統(tǒng)的工作環(huán)境大多處于公共場所而采用適應(yīng)能力強(qiáng)的設(shè)計(jì)方案，充分考慮實(shí)用性，不易損壞和低價(jià)性。

關(guān)鍵詞：BF533 觸摸感應(yīng) 導(dǎo)航 網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)

引言

在現(xiàn)代社會中，發(fā)展以公交和地鐵為主的公共交通才是解決之道，但是公交越開越多，也越來越難確定應(yīng)該坐哪一路才能到目的地。因此，我們萌發(fā)了做出一個(gè)查詢簡單直觀的乘車導(dǎo)航系統(tǒng)得想法。采用觸摸界面的系統(tǒng)親和度很高，利用系統(tǒng)得強(qiáng)大特性迅速查到出行路線。

我們的系統(tǒng)做到了無論單擊任意兩個(gè)地點(diǎn)都能夠查詢出一條以上的公交路線，提供一次以內(nèi)的中轉(zhuǎn)交通方式。這個(gè)系統(tǒng)查詢方便，操作簡單，成本較低，維護(hù)方便，是城市交通查詢的一種很好的解決方案。

組成模塊

Blackfin[5]系列BF533嵌入式處理器可以完成多媒體應(yīng)用中很普遍的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流處理和通常由MCU完成的控制任務(wù)。BF533 EZ-Kit開發(fā)平臺以BF533處理器為核心，可以通過USB接口進(jìn)行在線調(diào)試，同時(shí)板上集成了大量實(shí)用的外設(shè)接口資源，是能夠發(fā)揮出BF533優(yōu)異特性的良好平臺。觸摸地圖模塊中四線電阻式觸摸屏是利用壓力感應(yīng)進(jìn)行控制的，當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)，兩層導(dǎo)電層在觸摸點(diǎn)位置就有了接觸，電阻發(fā)生變化，在X和Y兩個(gè)方向上產(chǎn)生信號，然后送觸摸屏控制器。ADS7843芯片是TI公司生產(chǎn)的4線電阻觸摸屏轉(zhuǎn)換接口芯片。ADS7843是一款連續(xù)近似記錄(SAR)的A/D轉(zhuǎn)換器。ADS7843具有低功耗和高速速率等特性。鑒于開發(fā)板沒有提供很多通用I/O，我們采用一塊AT89S52單片機(jī)進(jìn)行ADS7843的初始化和驅(qū)動(dòng)，并將讀到數(shù)據(jù)通過UART異步串行接口傳給BF533 EZ-KIT。液晶顯示模塊硬件部分購買億旗公司的3.5inch液晶屏和驅(qū)動(dòng)板。TFT液晶模塊通過PPI接口連接到擴(kuò)展板上的LCD接口實(shí)現(xiàn)液晶顯示。網(wǎng)絡(luò)接口硬件部分采用擴(kuò)展板上自帶的以太網(wǎng)控制芯片和接口。CS8900A是Cirrus Logic公司生產(chǎn)的低功耗、性能優(yōu)良的16位以太網(wǎng)控制器，它的封裝是100p in TQFP。該芯片的突出特點(diǎn)是使用靈活。其物理層接口、數(shù)據(jù)傳輸模式和工作模式等都能根據(jù)需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，通過內(nèi)部寄存器的設(shè)置來適應(yīng)不同的應(yīng)用環(huán)境。擴(kuò)展板RJ45網(wǎng)線接口是相連著的，所以將系統(tǒng)聯(lián)入交換機(jī)即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)入網(wǎng)。

觸摸屏控制驅(qū)動(dòng)模塊是根據(jù)觸摸屏控制芯片ADS7843結(jié)構(gòu)搭好芯片的外部電路來完成的。ADS7843有差分和單端兩種工作模式。相比較于單端模式，差分模式有著很多優(yōu)勢。軟件設(shè)計(jì)還包括公交乘車方案查詢模塊和模塊流程圖部分。另外還有TFT液晶顯示界面，其原理是在系統(tǒng)初始化之后在SDRAM中定義一塊視頻緩沖區(qū)，并通過PLL寄存器設(shè)置定義一個(gè)時(shí)鐘，然后按設(shè)定的時(shí)鐘中斷頻率打開DMA將緩沖區(qū)中的內(nèi)容送到PPI接口，下層的驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)換由驅(qū)動(dòng)板完成。這樣就實(shí)現(xiàn)了圖像在LCD上的顯示。網(wǎng)絡(luò)接口包括鏈路層網(wǎng)卡芯片驅(qū)動(dòng)、采用Socket編程結(jié)合UDP協(xié)議實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)功能。本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能主要包括網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)和更新功能。

本系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

(1)查詢方便直接，操作簡便

(2)查詢系統(tǒng)具有很大的模糊度

(3)提供信息完整，實(shí)用性強(qiáng)，升級及時(shí)

(4)系統(tǒng)相對于PC系統(tǒng)更耐用，在公共環(huán)境中不宜損壞，維護(hù)方便

(5)系統(tǒng)可靠，功耗低

實(shí)現(xiàn)觸摸屏驅(qū)動(dòng)需要控制外圍設(shè)備，而路徑查詢算法，則需要強(qiáng)大的實(shí)時(shí)運(yùn)算功能，這正是DSP所擅長的，因此我們的設(shè)計(jì)選擇了ADI公司的新一代嵌入式處理器BF533[1]，它將MUC的控制功能和DSP的運(yùn)算功能相結(jié)合，使用同一套指令集的設(shè)計(jì)使得設(shè)計(jì)非常精簡，方便。而且ADI公司提供的BF533評估板上集成了很多使用的接口，使我們能夠?qū)Ｗ⒂谒惴ㄩ_發(fā)。他還是一款性價(jià)比很高的芯片，。所以我們采用BF533為核心平臺，外擴(kuò)觸摸地圖、觸摸屏控制芯片、液晶顯示屏等設(shè)備實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。

地圖模塊在硬件上觸摸板、ADS7843芯片電路、8051接口電路組成；軟件上由ADS7843驅(qū)動(dòng)程序、8051數(shù)據(jù)讀取和傳輸程序、UART接口程序、地圖位置信息辨識程序組成[2]。

我們把整張地圖分為很多小方塊，然后每個(gè)車站控制其周圍的一些方塊，當(dāng)用戶點(diǎn)擊這些方塊中的任何一個(gè)時(shí)，系統(tǒng)獲得位置信息后認(rèn)為用戶要求抵達(dá)相應(yīng)的車站。

信息查詢模塊主要是軟件設(shè)計(jì)。該模塊主要包括公交路線數(shù)據(jù)庫、查詢算法。

我們自己建立了公交路線數(shù)據(jù)庫，存儲在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上。開機(jī)初始化時(shí)終端系統(tǒng)向服務(wù)器提交請求，服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)庫、顯示文件等數(shù)據(jù)給終端系統(tǒng)。終端系統(tǒng)收到數(shù)據(jù)后將其緩存在SDRAM中并等待用戶操作。同時(shí)服務(wù)器可以通過網(wǎng)絡(luò)向終端系統(tǒng)發(fā)送更新的數(shù)據(jù)，比如站點(diǎn)信息的更新。

用戶通過觸摸模塊進(jìn)行操作后，系統(tǒng)將觸摸模塊傳來的坐標(biāo)信息轉(zhuǎn)化為站點(diǎn)信息，再以站點(diǎn)信息為關(guān)鍵字在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行路徑查詢。

查詢算法是我們自己開發(fā)和優(yōu)化的，采用了直接查詢和熱點(diǎn)站中轉(zhuǎn)的方式，保證了所有站點(diǎn)在一次轉(zhuǎn)車內(nèi)可達(dá)。查詢結(jié)果放在特定的結(jié)構(gòu)體中交由液晶顯示模塊處理并生成中文菜單界面，通過液晶屏顯示出來。

液晶顯示模塊硬件由TFT液晶屏、驅(qū)動(dòng)板、擴(kuò)展板LCD接口芯片組成；軟件由液晶顯示驅(qū)動(dòng)程序、字庫文件、背景文件等部分組成[3]。

我們購買了億旗公司的3.5inch帶驅(qū)動(dòng)板的TFT液晶屏。并自己編寫了顯示驅(qū)動(dòng)程序和供上層調(diào)用的應(yīng)用函數(shù)，包括刷新區(qū)域、指定位置填充字符、指定位置擦除字符等。

硬件直接采用擴(kuò)展板上所帶的網(wǎng)絡(luò)接口，網(wǎng)絡(luò)控制芯片CS8900A；服務(wù)器軟件采用Socket編程實(shí)現(xiàn)。這個(gè)方案，擴(kuò)展了數(shù)據(jù)存儲空間和范圍，簡化了數(shù)據(jù)更新。

我們通過PC上的Socket和在開發(fā)板上實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)編程，實(shí)現(xiàn)了基于UDP協(xié)議而設(shè)計(jì)的保證交付的協(xié)議并建立了實(shí)用可靠的網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，可以通過該系統(tǒng)存儲文件并實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與終端系統(tǒng)的文件傳輸?！?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1]王東清.導(dǎo)航電子地圖基礎(chǔ)平臺的技術(shù)設(shè)計(jì)[M].地理空間信息,2007.