專利名稱：基于w90221x的gps電子海圖導(dǎo)航儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
計(jì)算機(jī)嵌入式(電子海圖導(dǎo)航儀)應(yīng)用。
背景技術(shù)：
近年來，隨著科技的發(fā)展，航海儀器發(fā)展迅速，尤其是對航運(yùn)安全有關(guān)的助航設(shè)備更是令政府和船主的關(guān)注。其中象GPS定位儀、電子海圖、海底測深儀(也用作探魚)等就是近幾年的高科技的產(chǎn)物，是商船、漁船、工作船、游艇、等航海的必備設(shè)備，每條船只都得配備象GPS定位儀、電子海圖等類的設(shè)備。而目前這些設(shè)備基本上均依賴于進(jìn)口，設(shè)備價(jià)格高，維修困難，加上海上使用條件差，一般設(shè)備2-5年就得買新，使用成本較大。而我國國產(chǎn)的航海類設(shè)備很少，而且大部分也是組裝或貼標(biāo)銷售，GPS海圖儀國內(nèi)深圳有一家生產(chǎn)，浙江省尚無生產(chǎn)企業(yè)。目前市場上銷售的進(jìn)口 GPS定位儀與電子海圖存在以下主要的缺點(diǎn) 1. GPS海圖儀所用的海圖較老，而這幾年國內(nèi)的航海航道也在變化，加上國外制作的海圖， 海圖上標(biāo)識物少，海域不全，信息不詳，特別是沿岸的變化最大，對航行參考帶來較大的誤差。2.無長江內(nèi)陸航道的電子海圖。3.設(shè)備成本高，一般在萬元左右。4.采用工控機(jī)作為主處理器，系統(tǒng)穩(wěn)定性、保密性差。本研究來源于2009年浙江省科技廳一般科研項(xiàng)目。國產(chǎn)化嵌入式GPS與海圖儀產(chǎn)品的GPS與海圖合二為一，同時(shí)具有GPS導(dǎo)航、電子海圖的功能，采用32位嵌入式處理器的海圖儀具有系統(tǒng)集成度高、性能穩(wěn)定、開發(fā)成本低、軟件保密性好等優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)品開發(fā)以來， 對同類產(chǎn)品的價(jià)格、使用功能、性能各方面產(chǎn)生較大的可比性。

發(fā)明內(nèi)容
1、研制了以W90221X處理器為核心的嵌入式國產(chǎn)化GPS船用導(dǎo)航儀的一體化硬件組成體系(硬件電路設(shè)計(jì)以W90221X為核心處理器，單片機(jī)P87LPC768為輔助處理器，程序存儲(chǔ)器用512KB的W29C040，文件存儲(chǔ)器使用SAMSUNG公司的16MB的N-flash 芯片K9F2808，內(nèi)存使用二片4MBX16Bit的芯片HY57V641620HGT-H。寬電壓電源設(shè)計(jì) (直流輸入10-40V)，電路板采用一塊雙面印制板單面貼片安裝工藝，結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸很小 (140X 107mm)，GPS模塊直接插入主板緊固，可直接驅(qū)動(dòng)VGA顯示器。)。2、編寫了大量的自主知識產(chǎn)權(quán)的控制軟件，包括顯示器驅(qū)動(dòng)程序、Nand flash讀寫程序、MCU等初始化配置程序、遙控指令碼功能程序、串口等其它設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、操作系統(tǒng)內(nèi)核函數(shù)、Nand flash格式化函數(shù)、文件管理系統(tǒng)函數(shù)、GPS信息處理、嵌入式電子海圖數(shù)據(jù)最優(yōu)處理算法、嵌入式電子海圖顯示操作控制程序等等。3、制作了適合嵌入式應(yīng)用的中國長江內(nèi)陸航道電子海圖及中國沿海海圖。4、國產(chǎn)化嵌入式GPS海圖儀產(chǎn)品同時(shí)具有GPS導(dǎo)航、電子海圖的功能，采用 W90221X嵌入式處理器，具有系統(tǒng)集成度高、性能穩(wěn)定、開發(fā)成本低、軟件保密性好等優(yōu)點(diǎn)， 主板可以與不同尺寸的液晶顯示器組裝成一體機(jī)。


1.附圖1是GPS電子海圖儀的硬件組成結(jié)構(gòu)圖。硬件電路設(shè)計(jì)以W90221X為核心處理器，單片機(jī)P87LPC768為輔助處理器，程序存儲(chǔ)器用512KB的W29C040，文件存儲(chǔ)器使用SAMSUNG公司的16MB的N-flash芯片K9F2808，內(nèi)存使用二片4MBX16Bit的芯片 HY57V641620HGT-H。2.附圖2是GPS電子海圖儀的軟件層次結(jié)構(gòu)圖。軟件程序體系結(jié)構(gòu)分三個(gè)層次硬件驅(qū)動(dòng)層、文件管理層(操作系統(tǒng)內(nèi)核、文件管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧、圖形用戶界面系統(tǒng)(GUI))與應(yīng)用接口函數(shù)(API)、應(yīng)用層。硬件驅(qū)動(dòng)層程序主要有顯示器驅(qū)動(dòng)程序、 Nand flash讀寫程序、MCU等初始化配置程序、遙控指令碼功能程序、串口等其它設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序等等。文件管理層程序主要有操作系統(tǒng)內(nèi)核函數(shù)(Command, c check, c cominit. c Xmodem, c等)、Nand flash格式化函數(shù)、文件管理系統(tǒng)函數(shù)。應(yīng)用層程序主要有GPS信息處理、嵌入式電子海圖數(shù)據(jù)最優(yōu)處理算法、嵌入式電子海圖顯示操作等多項(xiàng)自主新軟件技術(shù)。3.附圖3是GPS電子海圖儀電路原理圖，包含控制板上所有電子元件。4.附圖4是分體式GPS電子海圖儀(GP768)產(chǎn)品外形圖，顯示器可由用戶自由選配。5.附圖5是一體式GPS電子海圖儀(SUNDA 768II)產(chǎn)品外形圖，產(chǎn)品種類有10 寸、12寸、15寸、17寸等。6.附圖6是導(dǎo)航模式下GPS電子海圖儀實(shí)際信息顯示圖。主機(jī)能顯示的主要信息有實(shí)時(shí)公歷、農(nóng)歷日期及北京時(shí)間，本船實(shí)時(shí)船位(經(jīng)緯度)及航速航向，光標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)緯度及距本船的距離與方向，船體四周的海域地形圖(可放大與縮小，能顯示海區(qū)名、航標(biāo)、水深線等信息)，其它綜合信息(海水溫度、電源電壓、衛(wèi)星狀態(tài)等)。主機(jī)能操作的主要功能有導(dǎo)航模式、記錄自船位、記錄MOB、記錄航路點(diǎn)、記錄標(biāo)記、記錄航線、編輯自船位、編輯航路點(diǎn)、編輯標(biāo)記、編輯航線、編輯航跡、查看MOB、調(diào)用航路點(diǎn)、調(diào)用自船位、調(diào)用航線、調(diào)用錨點(diǎn)、顯示設(shè)置、參數(shù)設(shè)置、出廠設(shè)置、定位設(shè)置、測距、日歷、資料、對景圖等。
具體實(shí)施例方式有相關(guān)技術(shù)需求或生產(chǎn)意向的單位可以以技術(shù)轉(zhuǎn)讓、合作生產(chǎn)等多種方式進(jìn)行洽談與協(xié)商。
權(quán)利要求
1.一種國內(nèi)航行用的嵌入式電子海圖導(dǎo)航儀設(shè)計(jì)方案，特征是采用華邦公司的32位 ARM核芯片W90221X作為處理器，嵌入式控制器與顯示器合二為一，全自主嵌入式軟硬件設(shè)計(jì)，全球坐標(biāo)系，內(nèi)置嵌入式中國區(qū)海圖及長江航道、太湖水域等部分內(nèi)陸航圖，具有航船定位、輔助實(shí)時(shí)導(dǎo)航、航線記錄等功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)計(jì)方案，硬件電路設(shè)計(jì)以W90221X為核心處理器，單片機(jī) P87LPC768為輔助處理器，程序存儲(chǔ)器用512KB的W29C040，文件存儲(chǔ)器使用SAMSUNG公司的 16MB 的 N-flash 芯片 K9F2808，內(nèi)存使用二片 4MBX 16Bit 的芯片 HY57V641620HGT-H。寬電壓電源設(shè)計(jì)(直流輸入10-40V)，電路板采用一塊雙面印制板單面貼片安裝工藝，結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸很小(140 X 107mm)，GPS模塊直接插入主板緊固，可直接驅(qū)動(dòng)VGA顯示器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)計(jì)方案，自主軟件程序體系結(jié)構(gòu)分三個(gè)層次硬件驅(qū)動(dòng)層、文件管理層(操作系統(tǒng)內(nèi)核、文件管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧、圖形用戶界面系統(tǒng)(GUI))與應(yīng)用接口函數(shù)(API)、應(yīng)用層。硬件驅(qū)動(dòng)層程序主要有顯示器驅(qū)動(dòng)程序、Nand flash讀寫程序、MCU 等初始化配置程序、遙控指令碼功能程序、串口等其它設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序等等。文件管理層程序 (Command, c check, c cominit. c Xmodem, c^) >Nand flash 式化函數(shù)、文件管理系統(tǒng)函數(shù)。應(yīng)用層程序主要有GPS信息處理、嵌入式電子海圖數(shù)據(jù)最優(yōu)處理算法、嵌入式電子海圖顯示操作等多項(xiàng)自主新軟件技術(shù)。
全文摘要
基于W90221X的GPS電子海圖導(dǎo)航儀屬于計(jì)算機(jī)嵌入式(電子海圖導(dǎo)航儀)應(yīng)用領(lǐng)域。研制生產(chǎn)了國產(chǎn)內(nèi)海使用的帶GPS導(dǎo)航功能的電子海圖儀。采用全自主嵌入式軟硬件設(shè)計(jì)，全球坐標(biāo)系，內(nèi)置自制的中國區(qū)海圖及長江航道、太湖水域等部分內(nèi)陸航圖。主機(jī)屏能顯示的主要信息有實(shí)時(shí)公歷、農(nóng)歷日期及北京時(shí)間，本船實(shí)時(shí)船位(經(jīng)緯度)及航速航向，光標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)緯度及距本船的距離與方向，船體四周的海域地形圖(可放大與縮小，能顯示海區(qū)名、航標(biāo)、水深線等信息)，其它綜合信息(海水溫度、電源電壓、衛(wèi)星狀態(tài)等)。主機(jī)能操作的主要功能有導(dǎo)航模式、記錄自船位、記錄MOB、記錄航路點(diǎn)、記錄標(biāo)記、記錄航線、編輯自船位、編輯航路點(diǎn)、編輯標(biāo)記、編輯航線、編輯航跡、查看MOB、調(diào)用航路點(diǎn)、調(diào)用自船位、調(diào)用航線、調(diào)用錨點(diǎn)、顯示設(shè)置、參數(shù)設(shè)置、出廠設(shè)置、定位設(shè)置、測距、日歷、資料、對景圖等。
文檔編號G01C21/00GK102410835SQ20101028708
公開日2012年4月11日 申請日期2010年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月20日
發(fā)明者樓然苗, 陳斌 申請人:樓然苗, 陳斌