3.3.1 終端初始化程序設(shè)計(jì)

　　終端初始化主要是在系統(tǒng)上電時(shí)完成硬件配置文件的下載，系統(tǒng)初始化和設(shè)備初始化等。使用main（ ） 函數(shù)，HAL系統(tǒng)庫能自動(dòng)初始化系統(tǒng)。但自動(dòng)初始化屏蔽了底層操作，一些沒有用到的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序也進(jìn)行了初始化，增加了程序代碼長度和降低了系統(tǒng)效率，ANSI C標(biāo)準(zhǔn)提供了一個(gè)供用戶自由初始化系統(tǒng)的函數(shù)alt_main（ ），用戶可以在該函數(shù)中自由初始化系統(tǒng)而代替main（ ）的自動(dòng)初始化，本系統(tǒng)的alt_main（ ）函數(shù)如下：

　　3.3.2 定位數(shù)據(jù)的采集程序設(shè)計(jì)

　　定位數(shù)據(jù)的采集主要采集GPS和數(shù)字指南針的定位數(shù)據(jù)，采用串口接收中斷的方式。NIOS II中，串口包括6個(gè)16位的寄存器，在軟件中對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為：

　　程序

　　串口被當(dāng)成字符設(shè)備，對(duì)其訪問可以通過標(biāo)準(zhǔn)輸入（stdin）和標(biāo)準(zhǔn)輸出（stdio）來完成，也可以通過打開和寫文件的方式，本系統(tǒng)采用直接訪問寄存器方式，采用系統(tǒng)自動(dòng)生成的訪問宏，這樣可以采用精簡Newlib C，減少程序代碼長度，并采用串口中斷方式接收數(shù)據(jù)，NIOS II中使用中斷首先要向系統(tǒng)注冊，并且要打開硬件中斷。中斷采集GPS信號(hào)主要程序如下：

　　3.3.3 定時(shí)器中斷方式程序?qū)崿F(xiàn)

　　系統(tǒng)采用定時(shí)中斷方式與監(jiān)控中心通信，將定位數(shù)據(jù)發(fā)往監(jiān)控中心。NIOS II提供了兩種類型的時(shí)鐘，HAL系統(tǒng)時(shí)鐘（HAL system clock）和基于時(shí)標(biāo)驅(qū)動(dòng)（timestamp driver）的時(shí)鐘，后者適用于對(duì)時(shí)鐘具有高精度的場合。系統(tǒng)時(shí)鐘提供了定時(shí)的功能，使用定時(shí)器和使用中斷方式一樣，首先要通過 alt_alarm_start （ ）函數(shù)向系統(tǒng)注冊一個(gè)時(shí)鐘中斷，再在時(shí)鐘中斷服務(wù)程序中實(shí)現(xiàn)GPRS發(fā)送，alt_alarm_start （ ）函數(shù)聲明如下：

　　alt_alarm_start （&alarm，alt_ticks_per_second（ ），GPRS_ISR （ ），NULL）

　　其中alarm為定時(shí)中斷變量，由系統(tǒng)自動(dòng)初始化，第二個(gè)形參為注冊時(shí)鐘中斷后多長時(shí)間后開始執(zhí)行服務(wù)程序，alt_ticks_per_second （ ）為每秒系統(tǒng)時(shí)鐘的“滴答”數(shù)，此處為一秒后開始執(zhí)行，GPRS_ISR （ ）為服務(wù)程序，NULL為服務(wù)程序的形參，此處為空。

　　定時(shí)中斷服務(wù)程序完成將定位數(shù)據(jù)通過GPRS模塊發(fā)往監(jiān)控中心，通過串口向GPRS寫數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)，通過下條語句實(shí)現(xiàn)：IOWR_ALTERA_AVALON_UART_TXDATA（BASE， DATA） //向串口寫數(shù)據(jù)，BASE為串口基地址，DATA為要寫入數(shù)據(jù)。

　　3.4 軟件開發(fā)中應(yīng)注意的問題

　　針對(duì)NIOS II軟核處理軟件開發(fā)特點(diǎn)，總結(jié)以下需要注意的幾點(diǎn)：

　　（1） HAL系統(tǒng)庫作為NIOSⅡ處理器支持的軟件包，可以給軟件開發(fā)人員提供便利，包括自動(dòng)初始化系統(tǒng)，可以使用ANSI C標(biāo)準(zhǔn)庫等，但這樣是以增加代碼長度為代價(jià)的。

　?。?） 進(jìn)行NIOSⅡ軟核處理器的嵌入式軟件開發(fā)時(shí)可以通過多種方式減少軟件代碼和提高工作效率，包括使用自定義初始化函數(shù)alt_main（ ），使用精簡Newlib C庫，優(yōu)化軟件編譯參數(shù)，自定義指令等，但這樣無疑對(duì)軟件開發(fā)人員提出了更高的要求。

　?。?） 編寫中斷服務(wù)程序時(shí)要注意防止系統(tǒng)“死鎖”，尤其是使用ANSI C標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)訪問IO設(shè)備時(shí)。

　　4 試驗(yàn)結(jié)果

　　該系統(tǒng)樣機(jī)與GPS單一定位的定位系統(tǒng)在武漢徐東地下通道進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如圖4、圖5所示。從對(duì)比結(jié)果可以看出，GPS單一定位的定位系統(tǒng)在地下通道區(qū)出現(xiàn)了定位盲區(qū)，而本系統(tǒng)接收終端在地下通道行走時(shí)，監(jiān)控中心地圖上還可以實(shí)時(shí)顯示軌跡，克服了以往單一GPS定位系統(tǒng)的定位盲區(qū)，驗(yàn)證了該系統(tǒng)的可行性并體現(xiàn)了其優(yōu)越性。

　　圖5 GPS單一定位軌跡

　　圖6 本系統(tǒng)定位軌跡

　　5 總結(jié)

　　本文采用SOPC技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于NIOSII軟核處理器的便攜式組合定位系統(tǒng)，并采用GPS和數(shù)字指南針組合定位，克服了單一GPS定位的盲區(qū)。與傳統(tǒng)的便攜式定位產(chǎn)品相比，該系統(tǒng)具有開發(fā)周期短，開發(fā)成本低，產(chǎn)品生命周期長，適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)體積小，便于攜帶，并可以縫制在衣服、飾物品中。適合于老人、小孩、智障人群佩戴，以便對(duì)他們進(jìn)行監(jiān)控，防止他們走失，也適合一些特殊行業(yè)，例如郵政、公安、電力、冶金行業(yè)，市場前景可觀。