课题名称汽车导航系统诊断机能设计与实现
课题名称汽车导航系统诊断机能设计与实现[20191213092942]
摘 要
汽车导航系统是一种装载在汽车内部的驾驶辅助设备，具有GPS定位、导航等功能。它不仅可以随时定位汽车的地理位置，还可以对驾驶员行驶路径实现动态诱导。车载导航除了具备基本的导航功能，还可以实现多种对媒体功能.它的人性化设计让用户轻松行驶、高效出行。
为了方便用户了解自车导航仪的功能是否有效，这时就需要专门的功能进行检查。这种功能的实现主要分两种，一个是导航仪自行检查，另一种是生产商或销售商进行检查。我们称这两种检查为车载导航诊断机能。
本文先介绍了汽车导航的历史、现状、以及未来的发展方向。在第二部分中介绍了本文所要实现机能的相关理论和知识。之后，结合所介绍的知识来设计和实现触摸屏校正机能作为实例。
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关键字:导航系统、诊断机能、触屏矫正、车载导航
目录
第一章 绪 论 1
1.1汽车导航系统的背景 1
1.1.1汽车导航的发展简史 1
1.1.2汽车导航系统国内外发展现状 2
1.1.3汽车导航未来的发展方向 3
1.3各个章节安排 4
第二章 汽车导航系统知识简介 5
2.1汽车导航的基础知识 5
2.1.1汽车导航的基本概念 5
2.1.2汽车导航系统的主要功能 5
2.2汽车导航诊断机能及相关知识 7
2.2.1诊断机能的种类 8
2.2.2 HMI（Human Machine Interface） 8
2.2.3 API（Application Programming Interface） 8
2.2.4 GMLAN 8
2.2.5 Tab2协议 9
2.2.6 CGI(Computer Graphics Interface) 10
2.3汽车导航结构 10
2.4 本章小结 11
第三章 触摸屏校正的设计思想和技术 12
3.1触摸屏校正简介 12
3.2五点补正算法 13
3.3触摸屏应用的编程思想 14
3.3.1触摸区域的判断 14
3.3.2触摸区域的划分 15
3.4 本章小结 16
第四章 触摸屏校正的设计与实现 17
4.1触摸屏校正功能概述 17
4.1.1 TFT Reset功能 17
4.1.2 触摸屏补正功能 17
4.2触摸屏校正启动机能实现 19
4.2.1校正启动出来描述 19
4.2.2相关函数说明 20
4.3触摸屏校正Start机能的实现 21
4.3.1Start机能的描述 21
4.3.2相关函数说明 22
4.3.3 Start机能流程图 23
4.4触摸屏校正Cursor机能 24
4.4.1 Cursor机能处理描述 24
4.4.2相关函数说明 25
4.5触摸屏坐标补正计算机能实现 27
4.5.1坐标计算机能处理 27
4.5.2算法描述 27
4.5.3相关函数说明 29
4.5.4坐标补正计算流程图 30
4.6触摸屏校正补正机能实现 31
4.7触摸屏校正Default机能实现 32
4.7.1触摸屏校正Default机能实现 32
4.7.2相关函数说明 32
4.8触摸屏校正复归机能实现 33
4.8.1复归机能处理描述 33
4.8.2相关函数说明 33
4.9触摸屏校正退出机能实现 33
4.9.1退出机能处理描述 33
4.9.2相关函数 34
4.10 本章小结 35
第五章 数据结构定义 36
5.1结构体 36
5.2宏定义 37
5.3全局变量 38
5.4 本章小结 38
第六章 时序图 39
6.1触摸屏校正Start 39
6.2触摸屏校正Cursor 39
6.3触摸屏补正计算 41
6.4补正状态处理 41
6.5触摸屏补正处理 42
6.6本章小结 43
第七章 总结与展望 44
7.1本文总结 44
7.2课题展望 44
致 谢 45
参考文献 46
附 录 47
英文文献 47
第一章 绪 论
1.1汽车导航系统的背景
1.1.1汽车导航的发展简史
最初的汽车导航系统出现在只在1981年被销售的Accord Electro Gyro cate这个型号的车中，是在单画面CRT（阴极射线管）的前面贴上印刷了地图的透明封条，在CRT画面上显示自车位置的系统。
现在汽车导航的特征之一的“电子地图”和“定位功能”正式投产是1987年的丰田皇冠系列，那时推测导航法已经作为定位技术被使用了。这是把通过地磁传感器得到的方位和通过车速传感器得到的距离，按照向量积分算出车辆的行驶轨迹，求得从出发地的相对位置。
1989年生产的一种日本车第一次采用了地图匹配技术。这是把通过推测导航法算出来的车辆的行驶轨迹和存放在CD-ROM里的道路形状相比较，找出自车的行驶道路，确定自车位置的技术。
90年年代初期：用简单的电子地图来显示车的位置，有简单径路诱导的能力，但用户无法自身选择道路。
1990年的马自达第一次采用了GPS定位技术。由于GPS可以确定在全球范围内的绝对位置，这样使自车定位的精确度大大提高了。
1991年丰田第一次安装了自动计算到目的地为止的经路的路径引导功能，通过他产生了汽车导航的两个基本功能。这时，作为定位技术采用的有推测导航法，地图匹配，还有用GPS补正绝对位置的混合导航法，现代汽车导航系统的基本功能已经实现，并且精确度也有了很大的提高。
1992年的丰田采用了通过声音进行路径引导的方法，使导航使用起来更加容易。
1994年：具有道路诱导的能力，但只是一种静态的诱导。
1996年：因为VICS设备被引入到导航系统，有了有交通信息支持的数据库实现了动态诱导。
同时在销售市场（电装产品市场）上，从1990年开始音响机器厂家、家电厂家陆续加入了这个市场。市场销售产品的特征是，为了使安装产品和车辆方面的电线接线变得容易，只利用GPS的定位和陀螺仪Scope特别是使用震动陀螺仪的推测航法成了主流。
至此，汽车导航系统的导航功能已基本成熟，现在的导航系统已经更加完善，除具有动态诱导的功能外，还有检索功能、网络功能、电话功能、检索周边环境、目的地经由地信息、计算最优路径、自动检索硬件环境等功能。随着社会的发展，车辆内的信息化的急剧的推进，汽车导航系统现在已成为了车内的一种通信终端设备，许多通信及数码终端产品都已经可以集成在汽车导航系统中了，比如说动态的交通信息接受，可视电话，Internet连接，收发E-mail，DVD播放器，游戏功能，汽车空调操作，汽车音响操作等，这样人性化的设计不仅给汽车的使用者带来极大的方便，娱乐功能更会让使用者在闲暇时有更多的乐趣。
1.1.2汽车导航系统国内外发展现状
就目前的发展情况看，车辆导航技术最发达的地方是美国、日本和欧洲等地区，其导航技术的现状代表了本领域学习和应用的发展方向，而且，我们不得不承认，日本导航技术的发展处于世界领先地位。
日本车辆导航产品在市场上的出色表现一方面是因为日本制造技术出色，基础设施配套齐全，更主要的因素是日本导航产品在功能和性能上的设计真正满足了市场需要。对日本购车的个人用户而言，日本导航系统功能丰富，使用方便，在能满足导航诱导的同时还能提供多种服务如广播，电视，DVD，MP3等丰富的媒体功能，具有良好的性能价格比；对社会和国家而言，导航技术的普及大大缓解了交通拥堵，在提高交通效率的同时，对环保也有所改善，符合国家的利益。因而该技术的推广应用也得到了国家从基础设施到配套软件环境的大力支持。日本导航系统另一个特点就是定位于一种汽车产品，产品从功能设计到外形制造都完全符合车厂对电器设备的安装使用要求。对整车厂商而言，它完全类似于一种普通的汽车配件，因而该产品被众多车厂选定为标准配件安装，这也为导航产品的推广起到了很大的作用。
而中国和日本一样，由于历史原因，城市均不可能通过大规模道路建设来彻底解决交通问题。因此，日本在解决交通问题方面的经验对中国就非常有价值。导航技术作为智能交通的一个重要组成部分，在日本近20年来得到了长足的发展，其发展轨迹值得我们在进行导航技术学习时进行重点借鉴。进一步详细分析日本导航系统的功能设计，对我们设计适合中国特点的导航系统非常有意义。
可喜的是，目前国内汽车企业也开始注意这一广大的市场，越来越多的汽车行业厂商开始投入导航系统的学习推广。可以预见，随着更多汽车企业的介入，导航产品市场将逐渐成熟，我们最终会拥有自主产权的车载导航系统。
在日本，汽车导航技术在汽车制造业中的普及率较高，并且各公司的产品之间竞争十分激烈，相关技术发展也较快。欧美国家以及日本的汽车导航市场也已经初步形成。因此，国外汽车导航的发展告诉我们，汽车导航技术在应用领域有着广阔的前景，是未来汽车制造业发展的方向。我们有必要将这一先进技术带入中国的汽车工业，为民族汽车工业的腾飞打好基础。
1.1.3汽车导航未来的发展方向
谈到汽车导航的今后的动向，也可以想象随着社会基础设施的不断整备，车辆内外情报的多样化、复杂化也会不断推广。与此同时，车辆内的情报化的急剧的推进，和基础设施相连接的功能如动态路径引导（依据实际的交通情报的路径引导）等的安装也逐渐成为普及。并且在移动通讯基础之上随着多媒体技术的不断完善以及Internet的高速发展，数字化汽车概念已经被提出。这样通过车载导航系统不但可以完成导航功能，还可以连接互联网下载视频、音频。完成大多数互联网所提供的功能。可见在汽车导航领域技术的发展将随着时代的发展而不断推陈出新，各项高新技术也会不断融入其中。
车载导航系统的最新发展趋势是利用蓝牙（Bluetooth）无线技术，接收车载GPS传送过来的信号。这样，车载系统只需要接收和处理卫星信号，显示装置则负责地图的存储和位置的重叠。所以，如果你已经有了掌上型电脑，只需要购买一个信号接收器和成图软件就可以了；你的掌上电脑就做到了一机多用。其实，很多手机已经具备了GPS的功能，若是加上了地图的重叠功能，就可以变成一套移动导航系统。
车载导航系统除了可以用来为你指路导航之外，还可以发展出许多其它的用途，比如说帮你寻找附近的加油站，自动提款机，酒店，或者其它一些商店。有的还可以告诉你如何避免危险地区或是交通堵塞。
大多数的车载导航系统利用视觉显示系统，作为人机交流的接口。有些则提供语音系统，让人们直接与导航系统对话，用语音来提醒驾车人何时该转弯，何时该退出高速公路。有的还可以跟你提供一个行经路线的地图，以便回程之用，或是走错了路需要倒回去。有的车载导航系统还可以有不同的语言显示。有的还可以告诉你当地的限速、路况和你的平均速度，为你估计达到目的地的时间。
随着导航技术的发展，汽车市场最引人注目的亮点就是“专车专用”概念的引进以及迅速推广普及。长期以来主要用于改装的车载影音设备始终面临着一个问题，那就是改装后的设备无法与整车完美匹配，“专车专用”产品的出现，正填补了这一市场空白。也因为如此，“专车专用”的模式在极短的时间内风靡了全球车载影音市场，掀起了汽车市场的一股流行旋风。
1.2本课题研究的主要问题
本论文首先对汽车导航系统的基础知识进行了介绍，在此基础上又对汽车导航的诊断模块的部分功能进行分析和设计。预期达到以下任务：
1、 导航系统与显示器之间通信（UART）
2、 导航系统与其他系统之间通信（GM_LAN/TAB2通信）
3、 导航系统内各个Task的责任分配
4、 导航系统内各个功能Task之间的通信
5、 导航系统的FLASH读/写操作
6、 触摸屏校正算法
在实际的项目开发中，每个项目的完成都是一个团队劳动的集体结晶。在对汽车导航系统有一定的认识后，有助于我们对以后的工作业务的了解，有助于顺利进行本模块的程序的理解与功能实现，对进一步的学习会起到有效的促进作用。本论文主要实现了车载导航诊断系统设计与实现中的触摸屏校正功能。
摘 要
汽车导航系统是一种装载在汽车内部的驾驶辅助设备，具有GPS定位、导航等功能。它不仅可以随时定位汽车的地理位置，还可以对驾驶员行驶路径实现动态诱导。车载导航除了具备基本的导航功能，还可以实现多种对媒体功能.它的人性化设计让用户轻松行驶、高效出行。
为了方便用户了解自车导航仪的功能是否有效，这时就需要专门的功能进行检查。这种功能的实现主要分两种，一个是导航仪自行检查，另一种是生产商或销售商进行检查。我们称这两种检查为车载导航诊断机能。
本文先介绍了汽车导航的历史、现状、以及未来的发展方向。在第二部分中介绍了本文所要实现机能的相关理论和知识。之后，结合所介绍的知识来设计和实现触摸屏校正机能作为实例。
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:导航系统、诊断机能、触屏矫正、车载导航
目录
第一章 绪 论 1
1.1汽车导航系统的背景 1
1.1.1汽车导航的发展简史 1
1.1.2汽车导航系统国内外发展现状 2
1.1.3汽车导航未来的发展方向 3
1.3各个章节安排 4
第二章 汽车导航系统知识简介 5
2.1汽车导航的基础知识 5
2.1.1汽车导航的基本概念 5
2.1.2汽车导航系统的主要功能 5
2.2汽车导航诊断机能及相关知识 7
2.2.1诊断机能的种类 8
2.2.2 HMI（Human Machine Interface） 8
2.2.3 API（Application Programming Interface） 8
2.2.4 GMLAN 8
2.2.5 Tab2协议 9
2.2.6 CGI(Computer Graphics Interface) 10
2.3汽车导航结构 10
2.4 本章小结 11
第三章 触摸屏校正的设计思想和技术 12
3.1触摸屏校正简介 12
3.2五点补正算法 13
3.3触摸屏应用的编程思想 14
3.3.1触摸区域的判断 14
3.3.2触摸区域的划分 15
3.4 本章小结 16
第四章 触摸屏校正的设计与实现 17
4.1触摸屏校正功能概述 17
4.1.1 TFT Reset功能 17
4.1.2 触摸屏补正功能 17
4.2触摸屏校正启动机能实现 19
4.2.1校正启动出来描述 19
4.2.2相关函数说明 20
4.3触摸屏校正Start机能的实现 21
4.3.1Start机能的描述 21
4.3.2相关函数说明 22
4.3.3 Start机能流程图 23
4.4触摸屏校正Cursor机能 24
4.4.1 Cursor机能处理描述 24
4.4.2相关函数说明 25
4.5触摸屏坐标补正计算机能实现 27
4.5.1坐标计算机能处理 27
4.5.2算法描述 27
4.5.3相关函数说明 29
4.5.4坐标补正计算流程图 30
4.6触摸屏校正补正机能实现 31
4.7触摸屏校正Default机能实现 32
4.7.1触摸屏校正Default机能实现 32
4.7.2相关函数说明 32
4.8触摸屏校正复归机能实现 33
4.8.1复归机能处理描述 33
4.8.2相关函数说明 33
4.9触摸屏校正退出机能实现 33
4.9.1退出机能处理描述 33
4.9.2相关函数 34
4.10 本章小结 35
第五章 数据结构定义 36
5.1结构体 36
5.2宏定义 37
5.3全局变量 38
5.4 本章小结 38
第六章 时序图 39
6.1触摸屏校正Start 39
6.2触摸屏校正Cursor 39
6.3触摸屏补正计算 41
6.4补正状态处理 41
6.5触摸屏补正处理 42
6.6本章小结 43
第七章 总结与展望 44
7.1本文总结 44
7.2课题展望 44
致 谢 45
参考文献 46
附 录 47
英文文献 47
第一章 绪 论
1.1汽车导航系统的背景
1.1.1汽车导航的发展简史
最初的汽车导航系统出现在只在1981年被销售的Accord Electro Gyro cate这个型号的车中，是在单画面CRT（阴极射线管）的前面贴上印刷了地图的透明封条，在CRT画面上显示自车位置的系统。
现在汽车导航的特征之一的“电子地图”和“定位功能”正式投产是1987年的丰田皇冠系列，那时推测导航法已经作为定位技术被使用了。这是把通过地磁传感器得到的方位和通过车速传感器得到的距离，按照向量积分算出车辆的行驶轨迹，求得从出发地的相对位置。
1989年生产的一种日本车第一次采用了地图匹配技术。这是把通过推测导航法算出来的车辆的行驶轨迹和存放在CD-ROM里的道路形状相比较，找出自车的行驶道路，确定自车位置的技术。
90年年代初期：用简单的电子地图来显示车的位置，有简单径路诱导的能力，但用户无法自身选择道路。
1990年的马自达第一次采用了GPS定位技术。由于GPS可以确定在全球范围内的绝对位置，这样使自车定位的精确度大大提高了。
1991年丰田第一次安装了自动计算到目的地为止的经路的路径引导功能，通过他产生了汽车导航的两个基本功能。这时，作为定位技术采用的有推测导航法，地图匹配，还有用GPS补正绝对位置的混合导航法，现代汽车导航系统的基本功能已经实现，并且精确度也有了很大的提高。
1992年的丰田采用了通过声音进行路径引导的方法，使导航使用起来更加容易。
1994年：具有道路诱导的能力，但只是一种静态的诱导。
1996年：因为VICS设备被引入到导航系统，有了有交通信息支持的数据库实现了动态诱导。
同时在销售市场（电装产品市场）上，从1990年开始音响机器厂家、家电厂家陆续加入了这个市场。市场销售产品的特征是，为了使安装产品和车辆方面的电线接线变得容易，只利用GPS的定位和陀螺仪Scope特别是使用震动陀螺仪的推测航法成了主流。
至此，汽车导航系统的导航功能已基本成熟，现在的导航系统已经更加完善，除具有动态诱导的功能外，还有检索功能、网络功能、电话功能、检索周边环境、目的地经由地信息、计算最优路径、自动检索硬件环境等功能。随着社会的发展，车辆内的信息化的急剧的推进，汽车导航系统现在已成为了车内的一种通信终端设备，许多通信及数码终端产品都已经可以集成在汽车导航系统中了，比如说动态的交通信息接受，可视电话，Internet连接，收发E-mail，DVD播放器，游戏功能，汽车空调操作，汽车音响操作等，这样人性化的设计不仅给汽车的使用者带来极大的方便，娱乐功能更会让使用者在闲暇时有更多的乐趣。
1.1.2汽车导航系统国内外发展现状
就目前的发展情况看，车辆导航技术最发达的地方是美国、日本和欧洲等地区，其导航技术的现状代表了本领域学习和应用的发展方向，而且，我们不得不承认，日本导航技术的发展处于世界领先地位。
日本车辆导航产品在市场上的出色表现一方面是因为日本制造技术出色，基础设施配套齐全，更主要的因素是日本导航产品在功能和性能上的设计真正满足了市场需要。对日本购车的个人用户而言，日本导航系统功能丰富，使用方便，在能满足导航诱导的同时还能提供多种服务如广播，电视，DVD，MP3等丰富的媒体功能，具有良好的性能价格比；对社会和国家而言，导航技术的普及大大缓解了交通拥堵，在提高交通效率的同时，对环保也有所改善，符合国家的利益。因而该技术的推广应用也得到了国家从基础设施到配套软件环境的大力支持。日本导航系统另一个特点就是定位于一种汽车产品，产品从功能设计到外形制造都完全符合车厂对电器设备的安装使用要求。对整车厂商而言，它完全类似于一种普通的汽车配件，因而该产品被众多车厂选定为标准配件安装，这也为导航产品的推广起到了很大的作用。
而中国和日本一样，由于历史原因，城市均不可能通过大规模道路建设来彻底解决交通问题。因此，日本在解决交通问题方面的经验对中国就非常有价值。导航技术作为智能交通的一个重要组成部分，在日本近20年来得到了长足的发展，其发展轨迹值得我们在进行导航技术学习时进行重点借鉴。进一步详细分析日本导航系统的功能设计，对我们设计适合中国特点的导航系统非常有意义。
可喜的是，目前国内汽车企业也开始注意这一广大的市场，越来越多的汽车行业厂商开始投入导航系统的学习推广。可以预见，随着更多汽车企业的介入，导航产品市场将逐渐成熟，我们最终会拥有自主产权的车载导航系统。
在日本，汽车导航技术在汽车制造业中的普及率较高，并且各公司的产品之间竞争十分激烈，相关技术发展也较快。欧美国家以及日本的汽车导航市场也已经初步形成。因此，国外汽车导航的发展告诉我们，汽车导航技术在应用领域有着广阔的前景，是未来汽车制造业发展的方向。我们有必要将这一先进技术带入中国的汽车工业，为民族汽车工业的腾飞打好基础。
1.1.3汽车导航未来的发展方向
谈到汽车导航的今后的动向，也可以想象随着社会基础设施的不断整备，车辆内外情报的多样化、复杂化也会不断推广。与此同时，车辆内的情报化的急剧的推进，和基础设施相连接的功能如动态路径引导（依据实际的交通情报的路径引导）等的安装也逐渐成为普及。并且在移动通讯基础之上随着多媒体技术的不断完善以及Internet的高速发展，数字化汽车概念已经被提出。这样通过车载导航系统不但可以完成导航功能，还可以连接互联网下载视频、音频。完成大多数互联网所提供的功能。可见在汽车导航领域技术的发展将随着时代的发展而不断推陈出新，各项高新技术也会不断融入其中。
车载导航系统的最新发展趋势是利用蓝牙（Bluetooth）无线技术，接收车载GPS传送过来的信号。这样，车载系统只需要接收和处理卫星信号，显示装置则负责地图的存储和位置的重叠。所以，如果你已经有了掌上型电脑，只需要购买一个信号接收器和成图软件就可以了；你的掌上电脑就做到了一机多用。其实，很多手机已经具备了GPS的功能，若是加上了地图的重叠功能，就可以变成一套移动导航系统。
车载导航系统除了可以用来为你指路导航之外，还可以发展出许多其它的用途，比如说帮你寻找附近的加油站，自动提款机，酒店，或者其它一些商店。有的还可以告诉你如何避免危险地区或是交通堵塞。
大多数的车载导航系统利用视觉显示系统，作为人机交流的接口。有些则提供语音系统，让人们直接与导航系统对话，用语音来提醒驾车人何时该转弯，何时该退出高速公路。有的还可以跟你提供一个行经路线的地图，以便回程之用，或是走错了路需要倒回去。有的车载导航系统还可以有不同的语言显示。有的还可以告诉你当地的限速、路况和你的平均速度，为你估计达到目的地的时间。
随着导航技术的发展，汽车市场最引人注目的亮点就是“专车专用”概念的引进以及迅速推广普及。长期以来主要用于改装的车载影音设备始终面临着一个问题，那就是改装后的设备无法与整车完美匹配，“专车专用”产品的出现，正填补了这一市场空白。也因为如此，“专车专用”的模式在极短的时间内风靡了全球车载影音市场，掀起了汽车市场的一股流行旋风。
1.2本课题研究的主要问题
本论文首先对汽车导航系统的基础知识进行了介绍，在此基础上又对汽车导航的诊断模块的部分功能进行分析和设计。预期达到以下任务：
1、 导航系统与显示器之间通信（UART）
2、 导航系统与其他系统之间通信（GM_LAN/TAB2通信）
3、 导航系统内各个Task的责任分配
4、 导航系统内各个功能Task之间的通信
5、 导航系统的FLASH读/写操作
6、 触摸屏校正算法
在实际的项目开发中，每个项目的完成都是一个团队劳动的集体结晶。在对汽车导航系统有一定的认识后，有助于我们对以后的工作业务的了解，有助于顺利进行本模块的程序的理解与功能实现，对进一步的学习会起到有效的促进作用。本论文主要实现了车载导航诊断系统设计与实现中的触摸屏校正功能。
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