1、 本科毕业论文 (科研训练、毕业设计 ) 题 目： 嵌入式车载防盗系统 姓 名： 学 院：软件学院 系： 专 业：软件工程 年 级： 学 号： 指导教师（校 内 ）： 职称： 年 月 厦门大学本科毕业论文 嵌入式车载防盗系统 摘要 随着科学技术水平的迅猛发展、私人汽车的普及，人们对于生活追求的日益提高。嵌入式车载服务系统受到越来越多的关注。 但是由于大部分车载嵌入式系统采用 流行的商用嵌入式操作系统，如 Windows CE， Vxworks， pSOS， QNX 等，这些操作系统均属于商业系统，价格昂贵，且源代码不公开。 因 此开源的 LINUX 操作系统在嵌入式中的应用越来越广泛。 本文也
2、就顺 应 此潮流，学习和研究了嵌入式车载系统的发展状况和开发过程。 本文 先介绍了一些嵌入式系统开发所必须的一些背景知识，包括嵌入式系统的发展过程，现状和发展前景，嵌入式系统开发的整个流程和开发的一些特点，为我们接下来的工作奠定一个良好的理论基础。接着 介绍了一下本设计中所采用的嵌入式操作系统 Linux 操作系统 ，以及设计所基于的硬件平台 博创 ARM2410-S 开发板。 随后涉及到 开发板 上一些嵌入式车载系统所需的功能模块。 比如实现 GPS 功能的 GPS15L/H 模块、 SIMCOM 公司推出的 GSM/GPRS 双频模块、 板载的 红外通信模块等。 并通过这些模块模拟了简单防
3、盗器，能实现在发生异常时自动报警（电话、短信）。 关键词 嵌入式系统 GPS GSM Linux 防盗 自动 报警 厦门大学本科毕业论文 Embedded vehicle anti-theft system Abstract With scientific and technological level rapidly developed and the popularity of private cars become more and more, Embedded Vehicle System is receiving more and more attention. However, t
4、he majority of vehicle embedded system using popular commercial embedded operating system, such as Windows CE. Vxworks, pSOS, QNX, which are commercial operating systems, expensive, and the source code, is not open. Therefore Linux has been used more and more by people. This paper also conforms to t
5、his trend, learning and research on-board embedded system development and the development process. This paper introduced some background information of the embedded system development first, including embedded system development process, status and prospects for development in embedded systems devel
6、opment and the entire process of developing some of the features, for the next job laying a good foundation in theory. Then the introduction to the design used by the embedded Linux operating system. And the design is based on the hardware platform UP-TECH ARM2410-S Development Board. Subsequently r
7、elate to the development of embedded board some of the on-board system for the function module. For example, GPS function GPS15L/H module, SIMCOM introduced by the company GSM/GPRS dual-band module, onboard infrared communications module. And through these modules I simulate the simple anti-theft de
8、vice that can be achieved in the event of abnormal automatic alarm (telephone, SMS). Key words Embedded System GPS GPRS Linux burglar alarm 厦门大学本科毕业论文 目录 引言 . 1 第一章 绪论 . 2 1.1 本文课题的研究背景和意义 . 2 1.2 本文课题的可行性分析 . 3 1.3 本文课题的主要研究内容 . 4 第二章 系统的总体结构 . 5 2.1 嵌入式系统的基本概念 . 5 2.1.1 嵌入式系统的定义 . 5 2.1.2 嵌入式系统的特点
9、 . 5 2.1.3 嵌入式系统的设计 . 6 2.1.4 嵌入式系统的开发流程 . 6 2.2 硬件系统的结构和选择 . 8 2.2.1 硬件系统结构的设计 . 8 2.2.2 硬件模块的选择 . 9 2.3 软件系统的结构和选择 . 11 2.3.1 软件系统的设计 . 11 2.3.2 软件的选择 .12 2.4 总体设计方案 .13 2.4.1 总体结构设计 .13 2.4.2 总体流程设计 .14 2.5 开发环境 .15 第三章 系统的详细设计和实现 .16 3.1 嵌入式 Linux 系统的裁减与移植 .16 3.2 Qt/Embedded 的 GUI 移植和应用程序实现 .18
10、 3.2.1 Qt/Embedded 介绍 .18 3.2.2 Qt/Embedded 开发流程 .19 3.2.3 宿主机建立 Qt/Embedded 开发环境 .20 3.2.4 目标板的移植 .21 3.2.5 Qtopia 中添加程序 .22 3.3 GPS 模块的实现 .23 3.3.1 GPS 系统的组成 .23 3.3.2 GPS 定位原理 .24 3.3.3 GPS 接口 .26 3.3.4 GPS 数据的解析 .27 3.4 GPRS 模块自动报警功能的具体实现 .29 3.4.1SIM100-E 的介绍 .29 3.4.2 AT 命令 .30 3.5 模拟红外报警器 .33
11、 第四章 总结与展望 .34 厦门大学本科毕业论文 致谢语 .35 参考文献 .36 厦门大学本科毕业论文 Contents Introduction. 1 Chapter One Prolegomena . 2 1.1 Background and Significance . 2 1.2 Feasibility Analysis . 3 1.3 the Main Study of this Paper . 4 Chapter Two Overall Structure of the System . 5 2.1 the basic concept of embedded systems.
12、5 2.1.1 the Definition of Embedded Systems . 5 2.1.2 the Features of Embedded Systems . 5 2.1.3 the Design of Embedded Systems . 6 2.1.4 the Process of Embedded Systems . 6 2.2 Architecture and Choice of Hardware System . 8 2.2.1 the Design of Hardware System . 8 2.2.2 the Choice of Hardware. 9 2.3
13、Architecture and Choice of Software System. 11 2.3.1 the Design of Software System . 11 2.3.2 the Choice of Software .12 2.4 the Design of Overall program.13 2.4.1 the Design of Overall Structure .13 2.4.2 the Design of Overall Process.14 2.5 Environment of Development.15 Chapter Three the Detailed
14、Design and Implementation of System .16 3.1 the Reduction and Transplantation of Linux System .16 3.2 the GUI Transplantation and the Realization of Qt/Embedded .18 3.2.1 Introduction of Qt/Embedded.18 3.2.2 the Process of Qt/Embedded .19 3.2.3 Build the Environment of Qt/Embedded .20 3.2.4 Transpla
15、nt in Target Board .21 3.2.5 Add Procedures in Qtopia .22 3.3 Implementation of GPS Module .23 3.3.1 GPS Module Components .23 3.3.2 Location Theory of GPS .24 3.3.3 API of GPS .26 3.3.4 Data Analysis of GPS .27 3.4 Implementation of GPRS Module.29 3.4.1 Introduction of SIM100-E.29 3.4.2 AT Command.
16、30 3.5 Simulation Infrared Alarm .33 Chapter Four Summary .34 厦门大学本科毕业论文 Acknowledgement .35 References .36 厦门大学本科毕业论文 第 1 页 共 36 页 引言 随着后 PC 时代的到来，嵌入式产品已不再是一个新的概念，嵌入式产品遍布于人们的日常生活，从移动电话， PDA 到家用洗衣机，空调，冰箱，机床控制，武器制导系统。数字化已不再仅仅限于 PC 的桌面系统，而已经扩展到各式各样的嵌入式设备中。 在嵌入式领域， Linux 作为下一代嵌入式系统开发工具，从技术方面看， Linux 存在
17、许多现实的、可以量化的优势，例如广泛的硬件支持、良好的可伸缩性、卓越的性能、极高的可靠性和开放的 API。从成本方面看，不用交版税、免费或廉价的软件组件以及免费的源代码，这些都会在降低产品成本和提高产品灵活度上得到很大的优势。因此越来越多的国内外开发厂商使用 Linux 作为嵌入式系统开发和应用平台。 毕业设 计的目标是在 博创科技 公司生产的 ARM92410-S 教学实验平台上，通过移植嵌入式 Linux 操作系统，在实验板上向用户提供友好的操作界面，实现 嵌入式车载系统 的基本功能，其中包括 GPS 定位导航 ， 车载电话的实现和防盗自动报警 等功能，在项目中，本人主要负责 车载防盗系统
18、，实现自动报警的功能 。 项目的成功实现有着特殊的意义，它摆脱了传统 车载服务系统开发环境和开发平台昂贵的路子，充分利用了 Linux 、 ARM9 嵌入式处理器的优势，在开发大众化的廉价车载服务系统的道路上进行了积极的探索。 厦门大学本科毕业论文 第 2 页 共 36 页 第一章 绪论 1.1 本 文 课题的研究背景和意义 改革开放以来，我国经济始终处于高速发展的轨道上。水涨船高，国人消费水平也呈现了飞速增长，汽车购买市场呈现出巨大的潜力。并且随着我国加入 WTO，众多世界知名汽车生产厂商涌入我国建立汽车生产基地，又极大的提高了我国的汽车生产能力，从而导致我国汽车价格大幅下降，因此在我国汽车
19、进入千家万户就只是一个时间问题。可以预测，在一个相当长的时期内，我国汽车市场将呈现一片蓬勃发展的繁荣景象。 同时我国目前还是一个发展中国家，汽车 (特别是轿车 )的偷、盗、抢案居高不下。据不完全统计，全国每天有 340 辆车被盗被抢，这给企业、事业单位和个人带来很大损失和不便，同时也给保险公司带来每年几百亿人民币的损失。这样严峻的情势，迫使车主及保险公司都在迫切地寻求一种安全、快捷而有效的反偷、盗、抢车辆手段。并且随着私有车的高速增长这必将成为一个值得关注的社会问题。 对于上述问题，我们只能借助于安装汽车防盗反劫报警系统来解决。汽车防盗器按其结构和功能可以分为四大类 :机械式、电子式、芯片式和
20、网络式。其中，机械锁是最传统的防盗装置，一般不单独使用 ;电子式防盗系统是目前运用最广的防盗装置 :而芯片式数码防盗器和网络防盗系统则是汽 车防盗技术的发展方向。电子式防盗系统分为单向和双向两种。单向电子防盗系统能开关车门、异动震动和报警，有些品牌的产品还可以通过电子遥控器来实现发动机启动和熄火等功能。双向可视电子防盗系统比单向的更直观，如果车遇到非法行动，它不仅会发出警报，而且会在遥控器液晶显示器上显示出汽车遭遇的状况。 双向可视防盗系统的遥控器液晶显示器的有效范围也只有 100-200 米。芯片式数码防盗器的工作原理是通过锁住汽车的马达、电路和油路，避免车在未经授权的条件下被移走。芯片式数
21、码防盗器要用密码钥匙接触车上的密码锁才能打开，并且重码率极 低，避免了被扫描和解码的危险。因此，目前的高中档车型都配有芯片防盗系统。到目前为止，芯片式防盗器己经发展到第四代。最新面世的芯片式防盗器具有独特的诊断和识别功能，如 :电子芯片可以在己获授权者读取钥匙保密信息时告诉他本系统的历史信息 ;射频识别技术可以在任何情况下正确识别驾驶者，在驾驶者接近或远离车辆时自动打开或关闭车锁。网络防盗系统的厦门大学本科毕业论文 第 3 页 共 36 页 基本工作原理是通过网络来实现车门的开关、马达的启动和汽车的截停、定位及远程车况报告等功能。它的最大优势是突破了距离的限制。目前主要使用的网络有无线网、 B
22、B 机网络和 GPS 卫星定位系 统，其中应用得最广泛的是 GPS。 GPS 的工作有赖于卫星监控中心对车辆的 24 小时不间断、高精度的监控服务。 GPS 网络防盗系统由安装在指挥中心的中央控制系统、安装在车辆上的移动 GPS 终端和 GSM 通信网络三部分组成。一旦汽车被盗或出现异常， GPS 终端就会发出信号，指挥中心在通过 GPS 全球卫星定位系统得到这些信号后会计算出 目标的经度、纬度、速度、方向，熄灭发动机和配合各方力量追回车辆。 国外汽车防盗技术经历了机械式、电子电路式和无线电方式的发展过程。采用无线电防盗反劫技术 在 国外已有 10 年的历史，美国超过 15 个城市建 立了无线
23、电定位跟踪系统，兼有车辆防盗反劫及调度管理功能，使数斗一万辆汽车受益。目前，美国正计划在全国各大城市都建立防盗反劫报警系统，并实现全国漫游。国内，目前只有北京、天津、深圳等城市有少量汽车构成试验性无线防盗报警系统。 影响无线防盗报警系统广泛应用的因素有三个 :(1)技术设备的稳定性可靠性较差 :(2)资金不足 ;(3)人们认识的局限性。例如车主不愿花钱买车载设备和付入网费，设备昂贵等原因 。 从 (1)系统功能实现 (2) 价格 (3) 功耗 (4) 处理速度 (5) 需要的硬件支持 等 5 个方面考虑，本次项目 采用 ARM9 开发板、使用 C/C+语言在 Linux 下编程主要实现车载服务系统的 GPS 导航、车载电话、防盗报警等功能。在开发过程中熟悉嵌入式系统开发的流程，掌握车载服务系统各功能模块的具体实现，了解车载系统的发展方向和功能需求。并在此基础上学习将嵌入式车载系统的开发经验运用到各类相似的嵌入式系统上。比如，手持移用设备系统、医疗设备系统等等嵌入式系统。 1.2 本文课题的可行性分析 1 从开发的角度来看，作为
