梁潔瑩

摘 要：廣州市交通運輸職業(yè)學?！缎l(wèi)星定位技術(shù)應(yīng)用》教學實訓平臺原有的設(shè)備是為《GPS衛(wèi)星定位與導航技術(shù)》課程提供實訓服務(wù)的，隨著后續(xù)3+2中高職對接課程《導航設(shè)計基礎(chǔ)》的開設(shè)，及其相應(yīng)實訓室建設(shè)調(diào)研的深入開展，作者發(fā)現(xiàn)可以在現(xiàn)有《衛(wèi)星定位技術(shù)應(yīng)用》教學實訓平臺的基礎(chǔ)上進行合理的改造，即可實現(xiàn)《導航設(shè)計基礎(chǔ)》課程實訓服務(wù)功能，作者為實現(xiàn)實訓室功能最大化，節(jié)省實訓室建設(shè)資金做了一些研究與實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星定位技術(shù)；實訓室改造

中圖分類號： G482 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2014）16-0079-02

廣州市交通運輸職業(yè)學校是一所以大交通為行業(yè)背景的中職學校，開設(shè)有汽車電子技術(shù)應(yīng)用專業(yè)智能交通管理專門化方向，該專業(yè)課程體系中開設(shè)了一門《GPS衛(wèi)星定位與導航技術(shù)》專業(yè)核心課程，主要培養(yǎng)學生應(yīng)用GPS衛(wèi)星定位與導航技術(shù)掌握 GPS 采集地理信息數(shù)據(jù)，了解GPS導航等能力，熟悉 GPS 應(yīng)用范圍。本課程早期通過與企業(yè)合作，已開發(fā)出教材并搭建起《衛(wèi)星定位技術(shù)應(yīng)用》教學實訓平臺，能夠承擔GPS原理與應(yīng)用、定位服務(wù)（LBS）等實驗，包括各類GPS接收機的認識實驗、實時衛(wèi)星位置解算及結(jié)果分析、可視衛(wèi)星位置預(yù)測等實驗。

本專業(yè)今年初通過省教育廳的批準，同意與廣東省交通職業(yè)技術(shù)學院的智能交通管理專業(yè)聯(lián)合辦學，構(gòu)建起3+2中高職對接辦學立交橋，以滿足相當一部分中職學生繼續(xù)升學的需求。為此，我們在本專業(yè)智能交通管理專門化方向課程體系中為對接開設(shè)了專業(yè)基礎(chǔ)課程《衛(wèi)星導航設(shè)計基礎(chǔ)》，主要培養(yǎng)學生了解嵌入式技術(shù)在開發(fā)衛(wèi)星定位與導航應(yīng)用的入門基礎(chǔ)，為學生將來升上高職，就讀智能交通管理對口專業(yè)，學習智能交通管理系統(tǒng)設(shè)計做準備。本課程要配套相應(yīng)的嵌入式衛(wèi)星導航系統(tǒng)開發(fā)實訓平臺，完成相應(yīng)的實驗。

一、實訓室改造想法的提出

由于新設(shè)課程不具備實訓場所，為了節(jié)省經(jīng)費，我們首先考慮能否在現(xiàn)在一些實訓室的基礎(chǔ)上，通過改造，加上相應(yīng)功能，使其達到《衛(wèi)星導航設(shè)計基礎(chǔ)》課程的實訓標準。我們對最為接近的《衛(wèi)星定位技術(shù)應(yīng)用》教學實訓平臺作了可行性分析，并提出改造方案，最終實現(xiàn)了兩門課程合一的實訓室升級改造，為實訓室功能最大化，節(jié)省實訓室建設(shè)資金做了有益的研究。

二、實訓室改造三步曲

1.實驗室改造的可行性分析

我們通過羅列《衛(wèi)星定位技術(shù)應(yīng)用》教學實訓平臺設(shè)備清單，與《衛(wèi)星導航設(shè)計基礎(chǔ)》課程所需的實驗設(shè)備作對比，發(fā)現(xiàn)改造《衛(wèi)星定位技術(shù)應(yīng)用》教學實訓平臺有極大的可行性。

（1）原《衛(wèi)星定位技術(shù)應(yīng)用》教學實訓平臺硬件組成：由12V電源、LCD顯示屏、主板、信號模擬板、防盜板、GPS板、GPRS板以及底板組成。

主要的模塊功能及完成的實驗項目如表1所示。

（2）根據(jù)衛(wèi)星導航系統(tǒng)開發(fā)功能的需求，要構(gòu)建一個嵌入式衛(wèi)星導航開發(fā)系統(tǒng)，需要用到的模塊包括一個開發(fā)板及相應(yīng)的擴展模塊，如表2所示。

通過比對，我們發(fā)現(xiàn)，除了在衛(wèi)星導航系統(tǒng)開發(fā)所需的必備主板模塊與現(xiàn)有實訓平臺的主板模塊不同外，擬建的衛(wèi)星導航系統(tǒng)開發(fā)實訓平臺的擴展模塊可沿用現(xiàn)有衛(wèi)星定位技術(shù)實訓平臺的擴展模塊，也就是說，通過對原有實訓室的改造，擴充后的功能是可以滿足后續(xù)課程對實訓的需求的。當然，后期還可根據(jù)課程的需要，配置其他模塊，如學習車輛視頻監(jiān)控應(yīng)用開發(fā)基礎(chǔ)時要用到的攝像頭，這個模塊也是目前沒有的，也需要另外配置。

2.確立改造關(guān)鍵內(nèi)容，合理配置開發(fā)板

從上述可行性分析可知，原有實訓室改造的關(guān)鍵就是如何選用一塊合適的開發(fā)板，使之具備嵌入式衛(wèi)星導航系統(tǒng)開發(fā)的功能，包括將來可通過擴充更多的擴展模塊，實現(xiàn)學習更多嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的功能，如擴展攝像頭，可以學習智能車輛視頻監(jiān)控開發(fā)基礎(chǔ)。

（1）嵌入式衛(wèi)星定位開發(fā)板處理器的定位

目前的導航產(chǎn)品分別有基于MCS51和ARM處理器的，市面也不乏相應(yīng)案例的教材。MCS51是指由美國INTEL公司生產(chǎn)的一系列單片機的總稱，ARM處理器是一個32位元精簡指令集（RISC）處理器架構(gòu)，其廣泛地使用在許多嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中。

相比之下，ARM的ROM和RAM遠大于MCS51，而且IO口功能和處理速度也是兩個級別的，ARM支持多種操作系統(tǒng)，MCS51只能勉強上極其簡單的實時操作系統(tǒng)，所以ARM常用來開發(fā)手機等多媒體產(chǎn)品，MSC51只能完成有限的實時控制功能，因此說MSC51和ARM是不同等級差別的處理器。

近年來，隨著ARM處理器、嵌入式操作系統(tǒng)、路徑優(yōu)化控制算法和GPS網(wǎng)絡(luò)的成熟，衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)有了新的發(fā)展，使用ARM技術(shù)，可以在短時間內(nèi)實現(xiàn)定位和最優(yōu)路徑導航。為使教學保持技術(shù)的先進性，故選擇ARM技術(shù)的開發(fā)板是毫無疑問的。

（2）ARM內(nèi)核系列的選擇

目前在業(yè)內(nèi)廣為人知的ARM處理器主要有ARM7系列和ARM9系列。通過研究，我們發(fā)現(xiàn)ARM9具有更高的時鐘頻率，以及指令周期的改進，具有ARM7沒有的MMU（內(nèi)存管理單元）。

ARM9具有MMU單元的重要性在于MMU單元是大型操作系統(tǒng)必需的硬件支持，如LINUX、WINCE等。ARM7一般只能運行小型的實時系統(tǒng)如UCOS-II、eCOS等，而ARM9無此限制，一般的操作系統(tǒng)都可以移植。這是近來使用ARM9開發(fā)速度更快的衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)的原因。

（3）選擇ARM9技術(shù)的開發(fā)板

根據(jù)ARM9的功能與作用，對ARM嵌入式開發(fā)板進行綜合考慮，包括①開發(fā)板的硬件設(shè)計是否符合課程教學的需求定位。②開發(fā)板的軟件是否支持完善。即開發(fā)板能否讓用戶節(jié)省在系統(tǒng)、驅(qū)動等方面的投入，真正做到讓教學專注于上層應(yīng)用軟件的開發(fā)。因此，在選購開發(fā)板時，一定要確認清楚，是不是所有的硬件接口都有相應(yīng)的驅(qū)動，開發(fā)板是不是拿到手就能夠馬上用來做開發(fā)。③供應(yīng)商的技術(shù)支持力度如何。包括服務(wù)熱線、技術(shù)討論QQ群、技術(shù)論壇等，是否能及時提供問答服務(wù)、解決方案支持等。

通過查找開發(fā)板的企業(yè)及產(chǎn)品評價，我們發(fā)現(xiàn)廣州天嵌科技的TQ2440開發(fā)板在眾多開發(fā)板中表現(xiàn)突出，技術(shù)成熟，服務(wù)支持好，銷量大。

TQ2440采用ARM9技術(shù)，作為一款嵌入式入門級開發(fā)板，是目前學校實驗室和學生個人使用最多的嵌入式開發(fā)板，源碼齊全，學習方便，使用手冊可直接用作教材。提供wince5、wince6、Linux系統(tǒng)，并提供開發(fā)手冊、移植手冊、網(wǎng)絡(luò)攝像頭制作使用手冊，在大專院校、社會培訓中心，很多地方都用它來構(gòu)建入門培訓開發(fā)板。

3.采購安裝，完成對接

開發(fā)板采購回來后，由于原有實訓箱沒有空余位置安裝，故接下來要做的就另外設(shè)計一個盒子，安裝固定開發(fā)板。簡單一點的做法，可以用亞克力板來固定，做成盒子也行。這些都是純手腳工夫，限于篇幅，就不一一描述。至此，基本完成實訓室的改造，達到了節(jié)省經(jīng)費，擴大功能，滿足更多課程實驗的需要。

三、心得體會

隨著當今環(huán)保理念的不斷提出及應(yīng)用普級，學校更應(yīng)主動學習環(huán)保節(jié)能理念，并帶頭應(yīng)用。其中實訓室改造是一種堅持的探索，更是一種有益的環(huán)保行為應(yīng)用體現(xiàn)，尤其是大家普遍認為辦學經(jīng)費充裕的環(huán)境下，保持環(huán)保辦學理念并在各種場合積極應(yīng)用，是非常有意義的！

（編輯：魯利瑞）