第1章 緒論
第1章 緒論1.1 課題背景衛星導航定位是指利用衛星導航定位系統提供的位置、速度及時間等信息來完成對各種目標的定位、導航。衛星導航技術是全球發展最快的三大信息產業之一，涉及集成電路技術、軟件技術、通訊技術、嵌入式系統、地理信息系統等多領域的戰略性高新科技，在信息、交通、安全防衛、農業、漁業、防災、救災、環境監測等方面發展前景十分廣闊[1]。
隨著社會的不斷進步，車輛在人們的生活中起了越來越重要的作用，而車輛帶來的問題也日趨明顯，車載衛星定位系統集合全球衛星定位技術，現代移動通信技術，地理信息系統技術于一身，不僅在智能交通系統中擔負主要作用，同時還可以提供防盜防搶劫報警，緊急醫療求助等多種服務[2]。
車載導航和監控系統是ITS的重要組成部分，它們在很大的程度上依靠GPS定位技術、GIS地圖服務技術和無線通信技術來實現其功能。GIS電子地圖，為車輛監控系統提供了一個車輛位置信息的一個形象的可視化表現手段，GPS定位技術使車輛監控中的實時跟蹤定位成為可能，而GPRS無線通信技術則在GIS和GPS之間建立一座無線數據通信的橋梁，使得遠程監控成為可能。通過準確的定位，配合無線通信技術以及數字地圖，車輛監控系統可以進行實時車輛狀態監控、規劃出行路線、引導車輛避開擁擠路段，提高道路通行能力，緩解道路擁擠和堵塞[3]。
1.2 本系統研究的國內外現狀國外對車輛導航與監控系統的研究比較早，大約開始于20世紀60年代，最初主要應用于軍事上。近十年來車輛導航與監控系統的研究已經達到相當高的水平，開發了各種智能化車載導航與監控電子裝置，并被廣泛應用于汽車上。就目前情況來看，日本是當今車輛導航定位監控系統發展最為成功的國家之一。在日本的一些豪華汽車上，電子導航設備已經成為標準配置。在日本和歐美，裝載有導航設備的汽車數量比例非常高。2005年日本汽車車載導航設備安裝率高達59％，歐美約在25％左右。同時，在北美、歐洲、日本等地，汽車導航銷售額居各類GPS市場之首。車輛導航監控系統可以很方便的使駕駛員得到車輛的具體位置、速度和方向等信息；還可以提供路線查詢、路徑查詢，以使駕駛員可以更快的到達目的地；以及遭遇人身安全問題時，獲得緊急求助[4]。
目前，國內的車載導航監控系統存在著很多問題。首先從衛星導航的整個應用而言，我國在衛星導航領域基本上都是依靠進口的GPS芯片，國內廠商在這些芯片產品上進行二次開發，生產車載終端、自導航和手持定位儀等產品。2007年國內自主研發的首款應用于車載的衛星導航接收芯片“航芯二號”的設計成功，表明國內已經完全具備GPS、伽利略、北斗等全球衛星導航接收芯片的開發能力，可以替代進口產品，成為中國集成電路設計領域的重要技術突破[5]。另外，國內GPS應用尚未實現普及，并非是技術和硬件問題，而主要在于滿足用戶需求的服務比較少。國內在智能車載裝置的研發還要進一步加大投入，增加系統的功能、提高系統性能。隨著嵌入式微處理器的不斷發展和我國自主研發衛星導航定位技術和衛星導航接收芯片的不斷完善，相信我國的車載監控終端會朝著功能越來越完善、性能越來越穩定、設計越來越人性化的方向快速發展。
1.3 本文主要研究內容和工作近年來，GPS在車輛管理和調度系統中得到越來越廣泛的應用。本系統采用STM32為控制器，用GPS模塊來實現空間的定位，用GPRS模塊實現遠程的通信控制，具有數據管理、精確定位、實時監控和直觀顯示等功能，十分適合車輛定位系統的遠程監控和管理。
基于以上的設計方案，采用性價比高的STM32處理器為控制核心，采用UART接口讀取車輛的GPS定位信息，經過信息處理把信息顯示在屏幕上，利用AT指令通過串口和GPRS模塊進行通訊，通過GPRS模塊把采集到的信息通過TCP/IP協議送到Internet網絡或通過短信發送到指定的手機上，在遠程收到定位信息后通過已有的數據庫確定路況，路線等信息。實時連續地對車輛的準確位置，速度，方向以及周圍的詳細地理環境進行監控和查詢，對最優路徑進行計算和規劃，幫助駕駛員及時了解車輛目前的位置和狀況，從而快速，安全，準確地到達目的地。
基于以上系統設計思想，我將從GPRS模塊、GPS模塊、STM32處理器等模塊詳細介紹系統的設計，本文結構如下：
第1章，緒論。簡要介紹了論文選題的背景及意義、課題的來源及各章節結構。
第2章，系統總體設計和關鍵技術。主要介紹了系統的總體設計思想，然后詳細介紹了與此相關的GPRS無線通信網絡的傳輸原理及其優缺點，全球定位系統GPS系統的產生、發展、坐標轉換和數據格式，和STM32處理器等關鍵技術，為后面的應用做準備；
第3章，系統硬件設計與開發，詳細介紹了定位系統的GPRS模塊的硬件結構和電路設計；GPS模塊的電氣特性和接口設計；STM32處理器的總線結構、系統時鐘、電源等必備硬件結構；LCD液晶顯示等人機接口的電路設計；電源模塊等輔助電路的設計；
第4章，操作系統的移植和軟件的設計開發。鑒于系統復雜繁多的任務量，把適用于嵌入式系統的搶占式實時多任務操作系統UCOS-II移植到本系統中，為后面的任務分配做好準備工作；并詳細介紹了系統各模塊的通信協議和軟件接口并編寫相應的各模塊的程序；最終結合硬件完成整個系統的軟件硬件搭建；
第5章，總結與展望。首先對本課題完成的工作進行了總結，然后結合本課題涉及領域的發展現狀進行了展望。
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第2章 系統總體設計和關鍵技術
第2章 系統總體設計和關鍵技術2.1 系統的整體設計本系統采用性價比高的STM32處理器為控制核心，采用UART接口讀取車輛的GPS定位信息，經過信息處理把信息顯示在屏幕上，利用AT指令通過串口和GPRS模塊進行通訊，通過GPRS模塊把采集到的信息通過TCP/IP協議送到Internet網絡或通過短信發送到指定的手機上，在遠程收到定位信息后通過已有的數據庫確定路況，路線等信息。
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圖2-1 系統結構框圖
整個系統如圖2-1所示，采用STM32為控制器，使用GPRS和GPS為功能模塊，外加鍵盤和屏幕顯示為輔助輸入輸出模塊，提供一個人性化的交互平臺。通過這個整體有機的把各個模塊結合在一起，完成所要設計的功能。
此系統將包含GPRS通信模塊、GPS定位模塊、STM32處理器等模塊，本章將主要介紹將要用到的各模塊的主要工作原理
2.2 GPRS技術GPRS是通用分組無線服務技術（General Packet Radio Service)的簡稱，它是GSM移動電話用戶可用的一種移動數據業務。GPRS可說是GSM的延續。GPRS和以往連續在頻道傳輸的方式不同，是以封包（Packet）式來傳輸，因此使用者所負擔的費用是以其傳輸資料單位計算，并非使用其整個頻道，理論上較為便宜。GPRS的傳輸速率可提升至56甚至114Kbps。
GPRS經常被描述成“2.5G”，也就是說這項技術位于第二代（2G）和第三代（3G）移動通訊技術之間。它通過利用GSM網絡中未使用的TDMA信道，提供中速的數據傳遞。GPRS突破了GSM網只能提供電路交換的思維方式，只通過增加相應的功能實體和對現有的基站系統進行部分改造來實現分組交換，這種改造的投入相對來說并不大，但得到的用戶數據速率卻相當可觀。而且，因為不再需要現行無線應用所需要的中介轉換器，所以連接及傳輸都會更方便容易。GPRS分組交換的通信方式在分組交換的通信方式中，數據被分成一定長度的包（分組），每個包的前面有一個分組頭（其中的地址標志指明該分組發往何處）。數據傳送之前并不需要預先分配信道，建立連接。而是在每一個數據包到達時，根據數據包頭中的信息（如目的地址），臨時尋找一個可用的信道資源將該數據報發送出去。在這種傳送方式中，數據的發送和接收方同信道之間沒有固定的占用關系，信道資源可以看作是由所有的用戶共享使用[6]。
由于數據業務在絕大多數情況下都表現出一種突發性的業務特點，對信道帶寬的需求變化較大，因此采用分組方式進行數據傳送將能夠更好地利用信道資源。
2.2.1 GPRS網絡結構GPRS網絡引入了分組交換和分組傳輸的概念，這樣使得GSM網絡對數據業務的支持從網絡體系上得到了加強。圖2和圖3從不同的角度上給出了GPRS網絡的組成示意圖。GPRS其實是疊加在現有的GSM網絡的另一網絡，GPRS網絡在原有的GSM網絡的基礎上增加了SGSN（服務GPRS支持節點）、GGSN（網關GPRS支持節點）等功能實體。GPRS共用現有的GSM網絡的BSS系統，但要對軟硬件進行相應的更新；同時GPRS和GSM網絡各實體的接口必須作相應的界定；另外，移動臺則要求提供對GPRS業務的支持。GPRS支持通過GGSN實現的和PSPDN的互聯，接口協議可以是X.75或者是X.25，同時GPRS還支持和IP網絡的直接互聯[7]。GPRS網絡框圖如圖2-2所示。
圖2-2 GPRS網絡結構框圖
2.2.2 GPRS的技術優勢目前，用手機上網還顯得有些不盡人意。因此，全面的解決方法GPRS也就這樣應運而生了，這項全新技術可以令您在任何時間、任何地點都能快速方便地實現連接，同時費用又很合理。簡單地說：速度上去了，內容豐富了，應用增加了，而費用卻更加合理。
(1) 高速數據傳輸
速度10倍于GSM，更可滿足您的理想需求，還可以穩定地傳送大容量的高質量音頻與視頻文件，可謂不一般的巨大進步。
(2) 永遠在線
由于建立新的連接幾乎無需任何時間(即無需為每次數據的訪問建立呼叫連接)，因而您隨時都可與網絡保持聯系。
(3) 僅按數據流量計費
即根據您傳輸的數據量(如：網上下載信息時)來計費，而不是按上網時間計費也就是說，只要不進行數據傳輸，哪怕您一直“在線”，也無需付費。它真正體現了少用少付費的原則。
(4) 相對低廉的連接費用
資源利用率高在GSM網絡中，GPRS首先引入了分組交換的傳輸模式，使得原來采用電路交換模式的GSM傳輸數據方式發生了根本性的變化，這在無線資源稀缺的情況下顯得尤為重要。對于分組交換模式，用戶只有在發送或接收數據期間才占用資源，這意味著多個用戶可高效率地共享同一無線信道，從而提高了資源的利用率。GPRS用戶的計費以通信的數據量為主要依據，體現了“得到多少、支付多少”的原則。
(5) 傳輸速率高
GPRS可提供高達115kbit/s的傳輸速率 (最高值為171.2kbit/s，不包括FEC)。這意味著數年內，通過便攜式電腦GPRS用戶能和ISDN用戶一樣快速地上網瀏覽，同時也使一些對傳輸速率敏感的移動多媒體應用成為可能。
(6) 接入時間短
分組交換接入時間縮短為少于1秒，GPRS是一種新的GSM數據業務，它可以給移動用戶提供無線分組數據接入股務。GPRS主要是在移動用戶和遠端的數據網絡（如支持TCP／IP、X.25等網絡）之間提供一種連接，從而給移動用戶提供高速無線IP和無線X.25業務。
GPRS采用分組交換技術，它可以讓多個用戶共享某些固定的信道資源。如果把空中接口上的TDMA幀中的8個時隙都用來傳送數據，那么數據速率最高可達164kb/s。GSM空中接口的信道資源既可以被話音占用，也可以被GPRS數據業務占用。當然在信道充足的條件下，可以把一些信道定義為GPRS專用信道。要實現GPRS網絡，需要在傳統的GSM網絡中引入新的網絡接口和通信協議。目前GPRS網絡引入GSN（GPRS Surporting Node）節點。移動臺則必須是GPRS移動臺或GPRS/GSM雙模移動臺[8]。
2.3 GPS技術衛星導航定位是指利用衛星導航定位系統提供的位置、速度及時間等信息來完成對各種目標的定位、導航、監測和管理。衛星導航定位系統是一種以衛星為基礎的無線電導航系統，可提供高精度、全天時、全天候的導航、定位和授時信息，是一種可供海、陸、空軍民用戶共享的信息資源[11]。
2.3.1 導航定位技術現狀自1957年世界上第一顆人造地球衛星發射成功以來，人造地球衛星技術在通信、氣象、資源勘察、導航、遙感、大地測量、地球動力學、天文學和軍事科學等眾多領域，得到了極廣泛的應用[12]。
世界上最早的衛星導航系統是美國的子午儀導航系統(1964年開始運行)。隨后，為滿足日益增長的軍事需要，20世紀60年代末70年代初，美國和前蘇聯分別開始研制全天候、全天時、連續實時提供精確定位服務的新一代全球衛星導航系統，到90年代中期全球衛星導航定位系統GPS和GLONASS均已建成并投入運行。我國也建設了具有自主知識產權的北斗衛星定位系統：“北斗一號”于2003年底正式開通運行。歐盟籌建的Galileo全球衛星導航系統正在計劃實施之中[13]。以下是幾種主要導航定位系統的現狀比較：
目前GPS在實際應用和產業化上處于國際壟斷地位。特別是從美國于2000年5月1日宣布中止了SA政策后，GPS以其技術優勢和廉價的使用成本，在全球得到廣泛應用，涉及野外勘探、陸路運輸、海上作業及航空航天等諸多行業，其相關產品和服務市場的年產值達80億美元，成為當今國際公認的八大無線產品之一。
GLONASS比GPS系統起步晚9年，全系統正常運行比GPS晚近3年。在1996-1998年間，由于經濟困難，GLONASS星座得不到正常的維護，導致系統性能衰退。目前，俄羅斯已下決心恢復和進一步發展該系統。
我國目前正在自主研發的北斗衛星導航定位系統填補了我國衛星導航定位領域的空白，成為世界上第三個擁有自主衛星導航定位系統的國家。于2003年底建成北斗衛星導航試驗系統，2007年分別成功研發了我國首款應用于車載的衛星導航接收芯片“航芯一號”和應用于手機的首款CMOS全球衛星導航接收芯片“航芯二號”，標志著我國在全球衛星導航接收芯片技術領域進入國際先進水平。未來幾年將分別在軍用、民用領域發揮作用。
歐洲于1992年2月提出的獨立自主研發的導航衛星系統—Galileo系統將成為第一個民用的全球衛星導航定位系統，具有配置、頻率分布、信號設計、安全保障及其多層次、多方位的導航定位特點，其在通信、定位精度、信號功率等方面的性能優于GPS，目前正在建設中。
綜合考慮各系統性能以及全球衛星導航接收機芯片技術等方面，本系統中選用了全球定位系統GPS，獲得高精度的定位信息。
2.3.2 GPS衛星定位原理全球定位系統 (Global Position System——GPS)是美國從本世紀70年代由美國國防部批準開始研制，歷時20年，耗資300億美元，于1994年全面建成，是具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。全球定位系統是在子午儀衛星導航系統的基礎上發展起來的，采納了子午儀系統的成功經驗，是美國第二代衛星導航系統。
GPS系統包括三大部分：空間部分——GPS衛星星座；地面控制部分一地面監控系統：用戶設備部分——GPS信號接收搬。
空間部分為21顆工作衛星和3顆在軌備用衛星組成的衛星星座。衛星分布在6個軌道平面上，每個軌道平面上有4顆衛星，在約2萬千米高空的衛星，從地平線升起至沒落，可以在用戶視野持續5小時左右。每一個用戶在任何地方都能夠同時接收到來自4～12顆GPS衛星的定位信號，實現全球性全天時的連續不斷的導航定位[13]。
控制部分主要由1個主控站、5個監控站、3個地面注入站組成，形成一個分布在全世界的地面控制監視網，監視著各個衛星的工作狀態。主控站主要協調和管理地面監控系統的工作，監控站是在主控站直接控制下的數據采集中心，地面注入站的主要任務是在主控站的控制下，將主控站推算和編制的衛星星歷、衛星時鐘偏差、導航電文等其他指令等注入到相應衛星的存儲系統。
用戶設備的主要任務是接收GPS衛星發射的信號，以獲得必要的導航和定位信息及參數，經過數據處理，實現導航和定位功能。
GPS是利用測距交會原理確定點的位置來進行定位的。它采用多星高軌測距體制，以接收機到GPS衛星之間的距離作為基本觀測量。當地面用戶的GPS接收機同時接收到3顆以上衛星的信號后，通過使用偽距測量或載波相位測量，測算出衛星信號到接收機所需要的時間、距離，再結合各衛星所處的位置信息，將衛星至用戶的多個等距離球面相交后，即可確定用戶的三維(經度、緯度、高度)坐標位置以及速度、時間等相關參數。定位原理圖如圖2-3所示，假設t時刻在地面待測點上安置GPS接收機，可以測定GPS信號到達接收機的時間
，再加上接收機所接收到的衛星星歷等其它數據可以確定以下四個方程式：
(2-1)
(2-2)
(2-3)
(2-4)
圖2-3 GPS定位原理
上述四個方程式中待測點坐標X，Y，Z和
為未知參數，其中
。
分別為衛星l、衛星2、衛星3、衛星4到接收機之間的距離。
分別為衛星l、衛星2、衛星3、衛星4的信號到達接收機所經歷的時間。C為GPS信號的傳播速度(即光速)。
四個方程式中各個參數意義如下：
X，Y，Z為待測點坐標的空間直角坐標。
、
、
分別為衛星l、衛星2、衛星3、衛星4在t時刻的空間直角坐標，可由衛星導航電文求得。
分別為衛星l、衛星2、衛星3、衛星4的衛星鐘的鐘差，由衛星星歷提供。
為接收機的鐘差。
由以上四個方程即可解算出待測點的坐標X，Y，Z和接收機的鐘差
。
全球定位系統GPS擁有全球性、全能性、全天候性的導航定位、定時、測速等優點。在諸多領域中得到越來越廣泛的應用，最早應用于軍用定位和導航。隨著技術的發展和完善，目前全球衛星定位系統GPS已逐步從軍用擴展到民用，主要涉及海、陸、空的導航和定位，使世界交通運輸業發生了深刻變革，推動了航天事業的發展。同時在工業、農業、測繪、氣象等領域均已得到廣泛應用[14]。下面就GPS在智能交通中的應用做一下介紹。
GPS在ITS中主要應用于車輛定位、導航和交通管理，是ITS的重要組成部分。在任一時刻任一目標能通過GPS系統得知汽車的經緯度、速度和準確時聞，然后把這些信息通過無線通信網絡提供給監控中心，監控中心負責在電子地圖上顯示出車輛運行軌跡；同時，監控中心可根據路況信息，發出調度指令，來完成對車輛的集中監控。國外早已進行研究，并已取得了一定得成果，已廣泛地應用于公共醫療事業、公共服務事業、銀行、消防、公安等行業。
在發達國家，GPS技術已經開始應用于交通運輸和道路工程中。目前，GPS技術在我國道路工程和交通管理中的應用還剛剛起步，相信隨著我國經濟的發展、高等級公路的快速修建和GPS技術應用研究的逐步深入，其在道路工程中的應用也會更加廣泛和深入，并發揮更大的作用[15]。
GPS與其它導航系統相比，具有的優點主要有以下幾個方面：
(1) 定位精度高：通過很多應用實踐已經證明，GPS相對定位精度在50km以內可達
1，100-500km可達
，1000km以上可達
，在300-1500m工程精密定位中，1小時以上觀測的解算，其平面位置誤差小于1 mm。基線邊長越長越能突顯其定位精度高的優勢。
(2) 觀測時間短：采用GPS布設控制網時每個測站上的觀測時間一般在30-40min左右，采用快速靜態定位方法，觀測時間更短。目前20km以內相對靜態定位，僅需15-20分鐘；快速靜態相對定位測量時，當每個流動站與基準站相距在15km以內時，流動站只需觀測1-2分鐘；動態相對定位測量時，流動站出發時觀測1-2分鐘，然后可隨時定位，每站觀測僅需幾秒鐘。
(3) 測站間無需通視：GPS測量不要求站點間相互通視，只需測站上空開闊即可。
(4) 可提供三維坐標：經典大地測量將平面與高度采用不同方法分別測量，而GPS可同時精確測定測站點的三維坐標，目前GPS水準可達到四等水準測量的精度。
(5) 操作簡單：隨著GPS的不斷改進，自動化程度越來越高，體積也越來越小，重量越來越輕。
(6) 全天候作業：目前GPS觀測可在一天24小時內的任何時間進行，不受陰天黑夜、起霧刮風、下雨下雪等天氣狀況的影響。
功能多、應用廣：GPS系統不僅可以用于定位測量，還可用于測速、測時。測速精度可達0.lms，測時精度可達幾十毫秒，精度都比較高。隨著GPS技術的不斷提高，其應用領域正在不斷的擴大。
2.4 STM32處理器目前市場上流行的32 位微控制器多采用ARM 處理器核心。采用ARM 處理器核心的32 位微控制器在手機、PDA等產品中有著大量的應用，隨著采用ARM核心的32 位微控制器新品的層出不窮以及價格的不斷下降，也為其應用的下移提供了機會。ARM公司于2006年推出了一款針對價格敏感但又需具備高效能需求的嵌入式應用設計的微處理器核心—Cortex-M3[16]。
Cortex－M3處理器采用ARMv7-M架構，它包括所有的16位Thumb指令集和基本的32位Thumb-2指令集架構，Cortex-M3處理器不能執行ARM指令集。Thumb-2在Thumb指令集架構（ISA）上進行了大量的改進，它與Thumb相比，具有更高的代碼密度并提供16/32位指令的更高性能。
STM32有兩個系列的產品，分別是基本型和增強型，基本型和增強型都在片上有5 路的串口，2路的SPI和2路的I2C，片上具有實時時鐘，2個獨立的看門狗，片上集成了上電復位和掉電復位。最多11 路的DMA 通道，所有芯片的管腳有80% 是GPIO。基本型和增強型的區別在增強型產品有獨立的ADC 通道，其轉換時間為1u秒， 增強型產品還具有USB1.1傳輸接口， 并且其功耗也是32位微控制器領域內最低的產品，相當于0.5mA/MHz。基本型產品的最高運行時鐘為36MHz，增強型產品的最高運行時鐘為72MHz。此外，對于電機的矢量控制，STM32 還具有特別的優勢：2 路獨立的A/D采樣，定時器可產生6 路的PWM輸出，具有硬件上的乘法和除法指令，具有死區控制。意法半導體公司為基于STM32系列微控制器提供了完全的免費的底層外設的驅動庫文件，這使得系統的開發變得非常容易[18]。
2.4.1 總線構架主系統由以下部分構成：
四個驅動單元： Cortex™-M3內核 DCode總線(D-bus)，和系統總線(S-bus)、通用 DMA1和通用 DMA2。
四個被動單元：內部 SRAM、內部閃存存儲器、FSMC、AHB到 APB的橋(AHB2APBx)，它連接所有的 APB設備。
這些都是通過一個多級的AHB總線構架相互連接的[19]，如圖2-4所示：
圖2-4 系統結構
ICode總線 :該總線將Cortex™-M3內核的指令總線與閃存指令接口相連接。指令預取在此總線上完成。
DCode總線：該總線將Cortex™-M3內核的DCode總線與閃存存儲器的數據接口相連接(常量加載和調試訪問)。
系統總線：此總線連接Cortex™-M3內核的系統總線(外設總線)到總線矩陣，總線矩陣協調著內核和DMA間的訪問。
DMA總線：此總線將DMA的AHB主控接口與總線矩陣相聯，總線矩陣協調著CPU的DCode和DMA到 SRAM、閃存和外設的訪問。
總線矩陣：此總線矩陣協調內核系統總線和DMA主控總線之間的訪問仲裁。此仲裁利用輪換算法。此總線矩陣由四個驅動部件(CPU的DCode、系統總線、DMA1總線和DMA2總線)和四個被動部件(閃存存儲器接口(FLITF)、SRAM、FSMC和AHB2APB橋)構成。 AHB外設通過總線矩陣與系統總線相連，允許DMA訪問。
AHB/APB橋(APB)：兩個AHB/APB橋在AHB和2個APB總線間提供同步連接。APB1操作速度限于36MHz，APB2操作于全速(最高72MHz)。當對APB寄存器進行8位或者16位訪問時，該訪問會被自動轉換成32位的訪問：橋會自動將8位或者32位的數據擴展以配合32位的向量[18]。
2.4.2 存儲器組織STM32系列處理器的程序存儲器、數據存儲器、寄存器和輸入輸出端口被組織在同一個4GB的線性地址空間內。數據字節以小端格式存放在存儲器中。一個字里的最低地址字節被認為是該字的最低有效字節，而最高地址字節是最高有效字節。外設寄存器的映像請參考相關章節。可訪問的存儲器空間被分成8個主要塊，每個塊為512MB。其他所有沒有分配給片上存儲器和外設的存儲器空間都是保留的地址空間。
在 STM32F10xxx里，可以通過 BOOT[1:0]引腳選擇三種不同啟動模式，如表2-1所示。
表2-1 啟動模式
在系統復位后，SYSCLK的第4個上升沿，BOOT管腳的值將被鎖存。用戶可以通過設置BOOT1和BOOT0引腳的狀態，來選擇在復位后的啟動模式。
根據選定的啟動模式，主閃存存儲器、系統存儲器或SRAM可以按照以下方式訪問： (1)從主閃存存儲器啟動, (2)從系統存儲器啟動, (3)從內置SRAM啟動。
通過設置選擇管腳，對應到各種啟動模式的不同物理地址將被映像到第 0塊(啟動存儲區)。在系統復位后，SYSCLK的第 4個上升沿，BOOT管腳的值將被鎖存。用戶可以通過設置 BOOT1和 BOOT0引腳的狀態，來選擇在復位后的啟動模式。
即使被映像到啟動存儲區，仍然可以在它原先的存儲器空間內訪問相關的存儲器。在經過啟動延遲后，CPU從位于 0x0000 0000開始的啟動存儲區執行代碼。內嵌的自舉程序用于通過 USART1串行接口對閃存存儲器進行重新編程。這個程序位于系統存儲器中，由 ST在生產線上寫入。
2.4.3 電源STM32的工作電壓(VDD)為2.0～3.6V。通過內置的電壓調節器提供所需的1.8V電源。當主電源VDD掉電后，通過VBAT腳為實時時鐘(RTC)和備份寄存器提供電源。復位后調節器總是使能的。根據應用方式它以3種不同的模式工作：(1) 運轉模式：調節器以正常功耗模式提供1.8V電源（內核，內存和外設）。(2) 停止模式：調節器以低功耗模式提供1.8V電源，以保存寄存器和SRAM的內容。(3) 待機模式：調節器停止供電。除了備用電路和備份域外，寄存器和SRAM的內容全部丟失。
用戶可以利用PVD對VDD電壓與電源控制寄存器(PWR_CR)中的PLS[2:0]位進行比較來監控電源，這幾位選擇監控電壓的閥值。通過設置PVDE位來使能PVD。電源控制/狀態寄存器(PWR_CSR)中的PVDO標志用來表明VDD是高于還是低于PVD的電壓閥值。該事件在內部連接到外部中斷的第16線，如果該中斷在外部中斷寄存器中是使能的，該事件就會產生中斷。當VDD下降到PVD閥值以下和(或)當VDD上升到PVD閥值之上時，根據外部中斷第16線的上升/下降邊沿觸發設置，就會產生PVD中斷。
電源模塊的系統框圖如圖2-5所示。
圖2-5 電源框圖
2.5 本章小結本章主要介紹了系統的總體設計思想和框架結構，然后在介紹總體的基礎上分別介紹了系統設計所需要的關鍵技術，如GPRS的網絡結構、通信原理，GPS的定位原理和所工作做得環境與要求，最后介紹了所用到的STM32處理器的的主要功能外設和工作模式等知識，為下面的軟件和硬件設計做準備。
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