集成多媒体功能的GPS方案

④CPU对GPS的控制

主要是通过串行口发送控制命令实现（GPS采样周期的设置、GPS输出数据选择、通信波特率设置等），同时通过串行口接收GPS定位信息。由于GPS输出数据采用NMEA-0183（V 3.01）格式，输出数据为多组，在本系统中，仅选取其中的一组数据：GPRMC(推荐最小数据量的GPS具体内容/传输数据)，其格式举例如下。其中，当且仅当GPS输出数据为有效定位数据时，对应的UTC时间才为当前准确时间。

CPU和GPS模块的接口电路如图5所示。

图5 CPU和GPS模块的接口电路

通信控制线(CONTROL)包括: BOOT、GPS ON/OFF、TX/RX。BOOT高电平激活GPS模块启动内部程序，GPS ON/OFF用于关闭和打开GPS电源，当不用GPS功能时，关闭GPS 模块可以省电，TX为GPS 模块发送出来的导航数据，RX为给GPS模块的命令。

5 系统软件设计

程序采用了模块化设计，软件由一个主程序和若干个子程序构成，其中，子程序主要完成一些单一的基本功能，主程序则负责完成对各个功能模块（即子程序）的调用。软件主流程图如图6所示。

图6 软件主流程图

BOOTLOADER完成硬件设备初始化，设置堆栈，检测系统内存映射，将内存映像和根文件系统映像从FLASH读到RAM空间中，为内核设置启动参数，启动内核。

应用程序主要包括：GPS启动和接收处理程序、显示驱动程序、按键处理程序、触摸屏处理程序、视频播放程序、音频播放程序、图片浏览处理程序、文本阅读程序、PDA功能处理程序、待机和省电处理应用程序等。

6 多媒体功能等应用程序嵌入

Windows CE.NET的GWES支持组成Windows CE.NET图形用户界面的窗口、对话框、控件、菜单和资源,使用户能够控制应用程序。Windows CE.NET将 MICROSOFT WIN32应用编程接口（API）、用户界面（UI）和图形设备接口(GDI)组合为图形窗口事件子系统（GWES）模块（GWES.EXE）,GWES是用户、应用程序和操作系统之间的接口。同时GWES还包括驱动程序的加载，主要包括显示、键盘、鼠标和触摸屏等的驱动等。本机自带播放器,也可用Windows media player 和 Beta player 播放器，选择SD卡中的视频文件即可实现观赏影片功能，支持avi、mpg和wmv 等视频格式。选择音频播放功能，可以播放SD卡中的音乐即可欣赏，支持mp3/wma/ogg等音频格式。启动音频或视频播放功能后，消息循环接收系统传送过来的消息，并把它发送到相应的窗口中进行处理，启动相应的视频或音频播放应用程序。

7 设计注意事项

① 卫星信号的接收失步

为了使产品应用于山区、极地等不开阔或易受太阳风暴等影响的地域时，在设计中加入防止卫星信号接收失步的软硬件措施。具体做法常常是设计本地精密的PPS产生电路、实时时钟RTC电路。当从接收端取得的NMEA格式信息中识别出所传定位/时钟信息无效时，立即启用本地PPS信号和RTC，并根据前面正常情况下物体的位置特征推断当前物体的位置。卫星信号接收恢复正常时，转而使用卫星定位时钟同步，同时清除本地PPS发生计数器，校正RTC时钟。图7为这种典型的防失步方案。

图7 卫星信号监测失步时的同步/时钟处理

②系统电源管理

卫星信号定位授时同步体系，特别是嵌入式便携设备，涉及到不同的电源供给，如液晶显示模块、主系统、CPU核，需要从电池得到各种供电电压。电源管理设计时，不要直接从电池电压同时变换得到1.8V、3.3V、5V，而应先升压得到最大的供电电压，再逐级降压得到所需各级供电电压，以保证系统正常工作，操作过程如图8所示。

图8 便携式卫星信号定位仪器的系统电源规划

③PCB制板

需要重点考虑的是卫星信号接收部分的设计。为减少干扰，获得最好的接收效果，接收天线要尽可能靠近集成芯片的接收引脚；天线接口到芯片接收脚的微带线要尽可能短，宽度要2倍于PCB板厚，走斜切线，避免锐角、直角。要有独立的电源、地层。电源、地层要靠近顶/底层，大面积铺地PCB边缘处，电源层面积要小于地层；地层边缘要加一圈密密的过孔，顶层要有大量过孔和大面积地，尽可能使用金属罩屏蔽全部接收部分。

④高度定位

高架低的只有6m，GPS水平定位精度5～10m，垂直10～30m，GPS没法确定在高架上或高架下。用加装加速度计结合立体电子地图的办法来判断上高架了还下高架，如果没有立体电子地图的配合，在特殊地形处（山坡上的高处，多层高架）也会判断出错。

方案测试与评估

方案已经进行初步的功能测试、卫星信号接收测试和可靠性测试。功能测试主要考察整机电流是否正确，按键功能是否正确，各端口功能是否正常等。结果显示方案的功能正常，图像，语音的输出流畅，无噪声或扭曲现象。在卫星信号测试方面，主要考察方案对定位信号的接收能力。结果显示接收信号的信噪比都达到要求，在进行定位时间测试中，在常温、GPS信号覆盖强度为-103dBm的环境下进行测试，系统第一次定位时间小于1m，断电1分钟后重新定位时间小于3s。可靠性测试主要考察方案在不同温度、湿度、震动下的性能，结果显示方案在一般实际环境存在的变化范围内工作情况良好。

结论

本文利用GPS定位和嵌入式系统理论实现GPS多媒体播放器,实际效果理想,在此基础上,可以进一步增加功能,如带摄像功能、手机功能和移动电视功能等,进行产品升级和更新换代。