基于嵌入式LINUX的车载导航系统设计

(2) Linux 在S3C2440 上的移植

嵌入式 Linux 管理整个导航系统的硬件设备并对所有程序进行调度，是软件系统的核心。由于Linux 是面向PC 机的操作系统，将其用于嵌入式领域，需要进行移植，它一般包括启动加载代码（Bootloader）的移植、内核移植、驱动程序的编写、文件系统的构建等。将 U-boot 源代码在ADS 环境下进行编译，将编译成功的二进制代码烧写到开发板所带Flash 上，然后在上电启动。Bootloader 首先完成硬件设备的初始化，然后设置Linux 内核的启动参数，最后调用Liuux 内核，直接跳转到Linux 内核的第一条指令处。从 Linux 的方式看待设备可区分为3 种基本设备类型：字符设备，块设备，或者网络设备。车载导航系统设备驱动程序由以下三个部分组成：

（1）自动配置和初始化子程序。初始化子程序首先运行，负责检测硬件设备是否存在和能否正常运行；

（2）中断服务子程序。由嵌入式Liuux 系统来接收硬件中断，再通过系统来调用中断服务子程序；

（3）服务于I/O 请求的子程序。对I/O 设备进行存取。将编写好的设备驱动编译到内核中，在系统启动时和内核一起启动。

文件系统构成了 Linux 系统上所有数据的基础。经过比较，系统设计时决定使用Cramfs文件系统，当访问文件时，Cramfs 文件系统自动的将要访问的文件解压到RAM 中，会尽可能给实际执行的应用程序保留RAM 空间，而且可以为运行时解压缩挪出额外的CPU 周期。使用mkcramfs 命令生成cramfs 镜像文件，再将其下载到系统中去，Linux 启动时自动加载根文件系统，完成系统的启动。

（3）多线程技术在Qt 中的应用

在具有图形用户界面的 Qt 应用程序中，主线程由GUI 线程充当，它同时拥有一个或多个非GUI 线程作为工作线程来处理其它耗时操作，例如不断更新的车辆方向、速度，地图的匹配等。这样，即使在负载很重的情况下，应用程序也可以保证图形用户界面的响应。依赖 Qt 提供的多线程技术，使得该导航系统中的多数据交互成为可能，GUI 线程在调用了exec()函数后，要么等待一个事件，要么处理一个事件，每一个线程都可以有自己的事件循环，如图4所示，起始线程通过QcoreApplication::exec()启动事件循环，其他非GUI 线程通过Qthread::exec()启动各自的事件循环。

　　图 4 Qt 线程事件模型

5 结论

本文作者的创新点：

（1）将嵌入式Liuux 操作系统用于车载导航系统，是对传统的车辆导航系统的重大改进，成本大幅降低，同时利用Linux 系统的多线程技术，可以解决系统中多个任务并行处理的问题，保障了系统的稳定性、可靠性，提高了系统的运行速度。

（2）显示系统采用Qt/Embeded 软件进行用户显示界面设计，一次编写，随处编译，方便移植到各种不同的平台，只需重新编译即可，使用开源版节约大量软件授权费用，这些都是传统WinCE 程序所不能比拟的。

（3）目前本系统已经装载在车上试运行，实践证明本系统能实时显示车辆当前运行状况，快速响应用户操作，为驾驶者提供良好的导航信息。