引言

　　随着微电子技术和超大规模集成电路的发展，嵌入式微处理器技术已日趋成熟。嵌入式技术不但在工控系统、智能仪表、检测系统、测控单元等工业应用中有杰出表现，而且越来越深入地应用于各种消费类电子产品中。

　　智能导游讲解系统主要分为两个模块：第一个模块是定位端，第二个模块是手持导游仪。定位端安装在各景区和各景点，可以发射所处景点的代码。手持导游仪则可接收定位端发射的代码，然后通过解码获得景点的位置信息。以便根据景点位置信息为游客显示、播放该景点位置的导游影音文件。

　　本文主要介绍一种基于arm9处理器的新型智能导游仪的设计方案。这种导游仪是基于arm处理器强大的处理能力和丰富的外设设计来实现的。游客可以通过触摸屏操作来获得自己所需的信息，而且也可利用设备端与pc机的usb接口来完成导游影音文件的随时更新，其附加的多媒体播放功能还可以开拓arm处理器在多媒体数码系统中的应用功能。

　　1 系统整体硬件设计

　　该导游仪主要由arm处理器、音频处理模块、触摸显示模块、flash存储模块等组成。　　

　　本设计中的核心处理器和操作系统分别选定三星公司基于arm9内核的s3c2410x01处理器和目前比较流行的嵌入式操作系统linux操作系统。

　　s3c2410x01处理器是一种基于arm920t内核的16／32-bit risc cpu，拥有独立的16kb指令和16kb数据cache、mmu虚拟内存管理单元、nand flash boot loader、系统管理单元(sdram处理器等)、3通道uart、4通道dma、4通道具备pwm功能的定时器、io口、rtc(实时时钟)、8通道10 bit精度adc和触摸屏处理器、iic总线接口、iis数字音频总线接口、usb host、usbdevice、sd／mmc卡处理器、集成lcd处理器(支持stn和tft)、2通道spi和pll数字锁相环等。该处理器集成度高、功能强大，适用于便携设备和其它工控设备，如指纹识别器、车载系统等。

　　本导游仪中的接收模块主要用于接收idcode。出于小体积、低功耗、有效范围可控、便于跳频的角度考虑，本设计选用nordic公司的nrf401单片uhf无线收发芯片，并让其工作在433 mhz ism (industrial，scientific and medical)频段。由于采用了fsk调制解调技术，因而其抗干扰能力很强。而采用pll频率合成技术，可使其频率稳定性更好，该系统的发射功率最大可达10dbm，接收灵敏度最大为-105 dbm，数据传输速率可达20 kbps，工作电压在+3～5 v之间，同时nrf401无线收发芯片所需的外围元件也较少。nrf401芯片内包含有发射功率放大器(pa)、低噪声接收放大器(lna)、晶体振荡器(osc)、锁相环(pll)、压控振荡器(vco)、混频器(mixfr)、解调器(dem)等电路。在接收模式中，nrf401被配置成传统的外差式接收机，所接收的射频调制数字信号被低噪声放大器放大后，再经混频器变换成中频，放大、滤波后进入解调器，解调后将其变换成数字信号输出(dout端)。而在发射模式中，数字信号则经din端输入，然后经锁相环和压控振荡器处理后进入发射功率放大器的射频输出。由于采用了晶体振荡和pll合成技术，故其频率稳定性极好；而采用fsk调制和解调技术则可使抗干扰能力更强。

　　本系统中的usb通信子系统的设计目标是通过usb接口。并利用usb协议来实现与pc机及usb设备的数据交换和数据传输。即设备端通过usb接口载入导游影音文件并将其保存在flash存储单元中，再由arm处理器完成影音数据向音频处理模块和lcd显示模块的传送。音频处理模块和lcd显示模块可以实时处理并播放影音数据，从而完成对各旅游景点的综合描述。

　　2 系统软件设计

　　导游仪的软件要负责处理nrf401的接收数据，同时要调用和处理相应的导游文字、图片、语音信息，还要及时响应用户的触摸操作，并管理图形用户界面(gui)、用户时钟和存储景点信息，此外，还要与各外围器件进行通信和接口。若采用传统mcu的前后台系统编写程序，其复杂性可想而知。因此，采用体积小、速度快、具有较好裁减性、扩展性和可移植性的实时嵌入式操作系统(rtos)则成为必然选择。考虑到linux操作系统可以完全开放源代码。且硬件兼容性较好，可以移植到不同处理器上，本系统选用linux操作系统并通过arm处理器来完成设计。

　　嵌入式系统软件设计主要包括操作系统、驱动程序和应用程序。本系统对基于2.6.9版本的linux内核进行了定制裁减，其驱动程序主要是触摸屏的驱动，应用程序则用于多媒体播放。这些软件应根据嵌入式开发流程来建立开发环境。

　　2.1 系统工作流程

　　系统开始工作时，其程序流程如图2所示。系统首先通过供电单元提供的电源给系统上电，并启动加载boot loader，然后开始加载linux的系统内核，接下来进行外设模块的初始化。当存储单元准备就绪后，系统将先后初始化显示单元(触摸屏／tft／lcd)和gpio(通用输入输出口)。如果外设未初始化成功，则将重新进行初始化，成功后再运行应用程序。运行结束后再关闭主程序，系统程序执