GPS 是英文Global Positioning System（全球定位系統）的簡稱，在機械領域GPS則有另外一種含義：產品幾何技術規范（Geometrical Product Specifications）-簡稱GPS.由于GPS技術所具有的全天候、高精度和自動測量的特點，作為先進的測量手段和新的生產力，已經融入了國民經濟建設、國防建設和社會發展的各個應用領域。

如何設計一個帶有GPS功能的移動設備，實現對GPS衛星數據的接收和解碼，已經是現在CPS應用的熱點。

　　1 開發平臺

　　1．1 軟件平臺

　　為適應大多數Windows用戶的使用習慣，我們設定移動設備運行環境為嵌入式操作系統Windows CE 5．0，開發過程在Windows XP操作系統下進行。開發軟件為Visual Studio 2005，編程語言為C++。VS2005是Windows操作系統下的一套完整的開發工具，用于生成ASP Web應用程序、XML Web services、桌面應用程序和移動應用程序。通過使用這些工具和．NETFramework精簡版，可以在個人數字助理(PDA)、移動電話和其他資源受約束的設備中，創建、生成、調試和部署在．NET Framework精簡版上運行的應用程序。

　　WindowsCE是微軟公司嵌入式、移動計算平臺的基礎，它是一個開放的、可升級的32位嵌入式操作系統，是基于掌上型電腦類的電子設備操作系統，它是精簡的Windows 95,Windows CE的圖形用戶界面相當出色。Windows CE 被設計成針對小型設備（它是典型的擁有有限內存的無磁盤系統）的通用操作系統，Windows CE 可以通過設計一層位于內核和硬件之間代碼來用設定硬件平臺，這即是眾所周知的硬件抽象層（HAL）（在以前解釋時，這被稱為 OEMC （原始設備制造）適應層，即 OAL; 內核壓縮層，即 KAL. 以免與微軟的 Windows NT 操作系統 HAL 混淆） .

　　1．2 硬件平臺

　　1．2．1 嵌入式開發板

　　由于設定移動設備使用的運行環境為WINCE 5．0，過程中需要處理大量的數據，所以對開發板要求較高。目前WinCE 5．0支持的處理器主要有ARM、X86、PowerPC、MIPS等，其中ARM是近年來在嵌入式系統中很有影響力的微處理器架構。考慮到本系統移動終端的體積、功耗、成本等因素，最后決定選用arm內核的處理器，開發板為光嵌公司的GEC2440，主要參數如表l所示。

　　1．2．2 GPS接收模塊

　　GPS接收模塊負責接收GPS射頻信號，將信號下變頻和解調，輸出標準的串口信號供處理器進行下一步處理。本設計中用到的GPS接收模塊為Levave公司的GPS-R36-AT模塊，性能參數如表2所示。該接收模塊主要包含基帶芯片和射頻芯片，采用了SIRF III模塊，整合片狀陶瓷芯片，無需外加天線，接收C／A碼衛星信號，輸出的信號為NMEA0183協議數據，通過串口與主設備進行通信。

　　2 整體設計

　　設計主要依照GPS數據信號的流向來進行。GPS數據信號通過串口讀入到開發板主程序，然后經過對數據信號進行解碼獲得當前位置的經緯度信息，再在經緯度數據庫中查詢獲得當前位置的地名，整個過程由觸摸屏進行顯示，并通過觸摸屏完成人機交互。

　　2．1 串口驅動

　　Microsoft eMbedded Tools封裝了Windows API函數，便于Windows CE應用程序的開發。在Windows CE中，所有的設備都被看成是文件。串口通信可以像訪問普通文件那樣通過API通信函數來實現，系統的虛擬驅動程序負責執行特定的工作。在Windows CE下串行端口被視為用于打開、關閉、讀寫串行端口的常規可安裝的流設備，是串行設備接口的常規I／O驅動程序調用和與通信相關的具體函數的結合。Windows CE的通信函數和其它大多數Windows的通信函數相似，值得注意的是，Windows CE不支持直接對串行端口的寄存器進行編程。

　　2．1．1 打開和關閉串口

　　CreateFile函數用于打開串行口。m_hDSComm=CreateFile(_T("COM2："))，GENER2IC_READ|GENER IC_WR ITE，0，NULL，OPEN_EXISTIN-G，0,NULL)。注意COM2后面要有一個冒號。第三個參數dwShareMode也必須為O，通信端口不能像文件一樣被共享。最后一個參數dwFlagsAnd-Attributes必須為0，因為Windows CE只支持非重疊I／O。這個函數的返回值是已打開的串行端口的句柄或者是INVALLD_HANDLE_VALUE。關閉串口可以調用CloseHandle(m_hDSComm)。

　　2．1．2 串口參數設置

　　串口設置主要是用DCB構配置端口設置，包括波特率、停止位、數據位長度、校驗位、流量控制和超時值等等。首先打開串行端口，用GetCommState函數獲得當前打開的串口配置，然后根據需要修改DCB成員，最后用SetCommState函數設置新的串口配置。

　　2．1．3 設置緩沖區大小和超時

　　對串口來說，必須設置超時值，否則程序可能陷入到一個循環來等待來自串口的字符。這對采用WindowsCE的設備來說，將大大減少設備電池的使用時間，所以超時值是必須配置的。另外一種解決辦法就是采用多線程。通常，配置超時值和配置串口類似。首先用GetCommTi-meouts函數獲得當前串口的超時值，然后修改COM2MTIMEOUTS成員，最后用SetCommTimeouts函數設定超時值。

　　2．1．4 讀寫串口

　　利用ReadFile和WriteFile函數讀寫串口。需要注意的是Windows CE不支持重疊I／O，所以如果在主線程進行大量讀寫串口操作時，有可能使整個程序陷入緩慢的串口等待中去，因此一般都采用多線程來進行讀寫串口操作。