引言

　　隨著微電子技術和超大規模集成電路的發展，嵌入式微處理器技術已日趨成熟。嵌入式技術不但在工控系統、智能儀表、檢測系統、測控單元等工業應用中有杰出表現，而且越來越深入地應用于各種消費類電子產品中。

　　智能導游講解系統主要分為兩個模塊：第一個模塊是定位端，第二個模塊是手持導游儀。定位端安裝在各景區和各景點，可以發射所處景點的代碼。手持導游儀則可接收定位端發射的代碼，然后通過解碼獲得景點的位置信息。以便根據景點位置信息為游客顯示、播放該景點位置的導游影音文件。

　　本文主要介紹一種基于ARM9處理器的新型智能導游儀的設計方案。這種導游儀是基于ARM處理器強大的處理能力和豐富的外設設計來實現的。游客可以通過觸摸屏操作來獲得自己所需的信息，而且也可利用設備端與PC機的USB接口來完成導游影音文件的隨時更新，其附加的多媒體播放功能還可以開拓ARM處理器在多媒體數碼系統中的應用功能。

　　1 系統整體硬件設計

　　該導游儀主要由ARM處理器、音頻處理模塊、觸摸顯示模塊、FLASH存儲模塊等組成。　　

　　本設計中的核心處理器和操作系統分別選定三星公司基于ARM9內核的S3C2410X01處理器和目前比較流行的嵌入式操作系統Linux操作系統。

　　S3C2410X01處理器是一種基于ARM920T內核的16／32-bit RISC CPU，擁有獨立的16KB指令和16KB數據CACHE、MMU虛擬內存管理單元、NAND Flash boot loader、系統管理單元(SDRAM處理器等)、3通道UART、4通道DMA、4通道具備PWM功能的定時器、IO口、RTC(實時時鐘)、8通道10 bit精度ADC和觸摸屏處理器、IIC總線接口、IIS數字音頻總線接口、USB HOST、USBDEVICE、SD／MMC卡處理器、集成LCD處理器(支持STN和TFT)、2通道SPI和PLL數字鎖相環等。該處理器集成度高、功能強大，適用于便攜設備和其它工控設備，如指紋識別器、車載系統等。

　　本導游儀中的接收模塊主要用于接收IDCode。出于小體積、低功耗、有效范圍可控、便于跳頻的角度考慮，本設計選用Nordic公司的nRF401單片UHF無線收發芯片，并讓其工作在433 MHz ISM (Industrial，Scientific and Medical)頻段。由于采用了FSK調制解調技術，因而其抗干擾能力很強。而采用PLL頻率合成技術，可使其頻率穩定性更好，該系統的發射功率最大可達10dBm，接收靈敏度最大為-105 dBm，數據傳輸速率可達20 kbps，工作電壓在+3～5 V之間，同時nRF401無線收發芯片所需的外圍元件也較少。nRF401芯片內包含有發射功率放大器(PA)、低噪聲接收放大器(LNA)、晶體振蕩器(OSC)、鎖相環(PLL)、壓控振蕩器(VCO)、混頻器(MIXFR)、解調器(DEM)等電路。在接收模式中，nRF401被配置成傳統的外差式接收機，所接收的射頻調制數字信號被低噪聲放大器放大后，再經混頻器變換成中頻，放大、濾波后進入解調器，解調后將其變換成數字信號輸出(DOUT端)。而在發射模式中，數字信號則經DIN端輸入，然后經鎖相環和壓控振蕩器處理后進入發射功率放大器的射頻輸出。由于采用了晶體振蕩和PLL合成技術，故其頻率穩定性極好；而采用FSK調制和解調技術則可使抗干擾能力更強。

　　本系統中的USB通信子系統的設計目標是通過USB接口。并利用USB協議來實現與PC機及USB設備的數據交換和數據傳輸。即設備端通過USB接口載入導游影音文件并將其保存在Flash存儲單元中，再由ARM處理器完成影音數據向音頻處理模塊和LCD顯示模塊的傳送。音頻處理模塊和LCD顯示模塊可以實時處理并播放影音數據，從而完成對各旅游景點的綜合描述。

　　2 系統軟件設計

　　導游儀的軟件要負責處理nRF401的接收數據，同時要調用和處理相應的導游文字、圖片、語音信息，還要及時響應用戶的觸摸操作，并管理圖形用戶界面(GUI)、用戶時鐘和存儲景點信息，此外，還要與各外圍器件進行通信和接口。若采用傳統MCU的前后臺系統編寫程序，其復雜性可想而知。因此，采用體積小、速度快、具有較好裁減性、擴展性和可移植性的實時嵌入式操作系統(RTOS)則成為必然選擇。考慮到Linux操作系統可以完全開放源代碼。且硬件兼容性較好，可以移植到不同處理器上，本系統選用Linux操作系統并通過ARM處理器來完成設計。

　　嵌入式系統軟件設計主要包括操作系統、驅動程序和應用程序。本系統對基于2.6.9版本的Linux內核進行了定制裁減，其驅動程序主要是觸摸屏的驅動，應用程序則用于多媒體播放。這些軟件應根據嵌入式開發流程來建立開發環境。