在我们设计的宝钢GPS铁水运输动态监测系统中，车载GPS导航定位系统采用了较复杂的组合导航定位方式，车载单元的设备较多，不仅有GPS接收机、无线扩频通信机、还有用增量式光电编码器为传感器构成的计程、高精度光纤陀螺、红外辅助校准装置等。在组合导航方式下，车载中央控制器处理的信息较多，另外，车载设备的体积和功耗都不能太大。针对此，我们设计了基于双PC04的导航工控机作为处理以上任务的车载设备中央控制处理单元。

　　2基于双PC104的导航工控机设计采用PCM04做为处理器有着明显的优点，PCM04CPU模块被设计成为可方便与其他设备及模块构成完整系统的核心部件。其在板不仅包含了一般PC/AT机的母板功能，更为嵌入式控制扩展了特有的功能。它具有功耗低、单+5V供电、工作温度范围宽、可靠性高等突出优点，适合在嵌入式控制系统中应用。PC/104CPU模块包括：（1）25MHz内部时钟频率；（）系统DRAM，2M字节在板内存；（3）7个DMA通道；（4）15个中断通道；（5）3个可编程计数/定时器；（6）可启动系统的固态盘；（7）可预置的看门狗定时电路。整个PC/104CPU模块尺寸为90X96mm，有利于车载设备的小型化。PC104的软件开发非常方便，由于和PC兼容，所以在PC机上调试好的程序可以直接在PC104上运行。选用PC04可以减少产品的开发费用，缩短开发周期，提高产品的性能。

　　2.1双PC104构成的导航工控机的实现在我们设计的GPS铁水运输动态监测系统车载设备中，车载导航工控机需要通过RS―232串口与其他设备进行数据交换的有GPS、光纤陀螺、计程、扩频通信机、车号ID识别器等，因而，导航工控机需要5个RS―232串口。而一般的PC104CPU模块在板只带有两个RS而且所有处理程序在一块CPU上，因而编程复杂。根据实际情况，我们采用了双PC104CPU模块的构架，采用市场上价格较低、功耗较小的CM386CPU模块和SuperXTCPU模块来构成导航工控机。每块PC104CPU模块各带有两个串口和一个并口，这样，双PC104CPU模块构成的导航工控机就共有4个串口和两个并口，计程和ID识别器通过巧妙设计复用一个PC104串口，GPS、光纤陀螺、扩频通信机各接一个PC104串口，两个PC104CPU模块通过并口交换数据。我们可将导航、通信的处理过程合理分配到两个PC104CPU模块中，两个PC104CPU模块可以并行处理数据。这样，双PC104的构架不但成本低（成本低于一个高档586PC104CPU模块）功耗小俩个低档PC104CPU模块的功耗之和低于一个高档586CPU模块）而且处理速度也较快（两个PC104CPU模块可同时并行处理，数据处理效率提高），软件编制和调试也容易（双PC104CPU模块可以使处理任务分散）。用这种方式构成的双PC104导航工控机接口连接不用附加另外的扩展缓冲芯片，因而，简单，可靠，实用。导航工控机的接口连接关系如所示。

　　22导航工控机中两个PC104CPU模块之间的并口通信设计及实现针对导航工控机中两个PC104CPU模块需要实时交换少量数据的特点，我们设计了具有实时中断功能的全双工并口工作方式。用并口EPP（EndiancedParalled Port）方式可双向传送数据及DMA（用ECP方式）但要实现中断方式的全双工数据通信，则要进行数据的锁存缓冲，需增加硬件电路。PC104CPU模块的体积较小，可以象芯片一样嵌入到应用系统中，根据PC104的特点，对通常的标准并口（StandaHParaMPort）通信方式进行改进，在不用增加任何硬件电路的情况下，使之具有实时中断方式的全双工数据通信的能力。两个PC104CPU模块的并口连接关系如所示。

　　由于PC104的并口数据线均为TTL电平，因而可以将PC104并口DATA7的数据线直接连接到PC104数据总线的中断IRQ7上。当CM386PC104有数据要传送给SuperXTPC104时，通过下面的指令对SuperXT被86数裾总线B21接SvperXT数据总线B21 SuperXTPC104的8259A将响应此中断请求。IRQ7对应PC104扩展总线的B21脚，对应的中断号为0X0f.为了能够中断处理并口数据，用下面指令重新设置中断处理程序：用同样的方式，SuperXTPC104也可将数据传送给CM386PC104.在标准并口通信方式下，由于使用并口的状态线来完成数据的输入，所以要进行字节或字的拼接，通过设置标志可以区分出高字节位和低字节位。

　　一个完整的并口数据发送子程序如下：字节*/节*/ /*取得低字节平*/字节发出*/ /*将低字节发出*将中断电平置低*/程序中用delay（1）指令产生1ms延时，是为了让PC104能够有时间响应并处理中断。由于每个PC104并口有独立的数据输入和数据输出线，所以，两个PC104CPU模块可以实现在中断方式下的实时全双工通信。

　　2.3导航工控机中PC104CPU模块的RS― 232串口复用1994-5况盟之间的并口连接关a系示意图roric柯blishhigHouse.All图g3tsPrC104v串口复用方：式示意图cnki.net在通常的RS―232串口通信中，一般只能用于点对点的通信，若用于点对多点通信，则要转化为RS―485的通信模式，为了不增加额外的转换电路，根据导航工控机与所连接RS―232串口设备的特点，只增加两个二极管（1N4148），即可实现PC104的一个RS―232串口对计程和ID识别器的RS―232串口的通信。

　　具体连接关系如所示。

　　PC104的RS―232串口复用是基于以下情况：导航工控机在开机初始化时，需要通过串口与ID识别器进行数据交换以获得车号等设置信息，而在导航工控机获得这些设置信息后，则在以后的数据处理过程中不用再跟ID识别器进行串口数据交换，计程的数据信息只有在导航工控机初始化完成后才是有用的。

　　ID识别器是由单片机89C2051加一些外围电路所构成，将PC104串口的RTS管脚连接到ID识别器中，此输出的RTS电平经ID识别器中MAX232电平转换后连接到89C2051复位管脚RESET上。

　　这样，PC104可以控制ID识别器的工作与否。因89C2051的复位为高电平脉冲复位，因此PC104使用如下的语句，可使89C2051复位。

　　+5伏关/在89C2051的复位管脚上即可产生如下所示的波形PC104复位89C2051波形示意图器才能够与导航工控机进行串行通讯，当RTS为0时，ID识别不工作。

　　导航工控机通过串口复用方式与ID识别器和计程仪进行数据通信的工作方式如下：首先对ID识别器（89C2051）通过PC104串口线上的RTS使之复位工作，然后和ID识别器进行数据交换，当数据交换结束后，将RTS置为0，使ID识别器不工作，这样，ID识别器就不会对PC104串口产生任何影响，PC104与计程之间的串口通信可以接着进行。导航工控机与计程之间采用由PC104发控制字的方式来启动和停止计程向导航工控机发送计程信息。当PC104与ID识别器之间数据交换结束之后，PC104则通过串口发出计程启动命令，计程接收到此命令后，则开始计数，并当计程满一定距离后将计程数据主动传送给PC104.当计程在没有收到启动计程命令时，则处于等待状态，因此也就不会影响导航工控机初始化时与ID识别器的数据交换。

　　3结束语以上设计的基于双PC104的导航工控机，除了两块PC104CPU模块外，基本没有其他外围电路，所以简单、可靠、实用、功耗小。在基于双PC104的导航工控机设计中，将嵌入式PC技术应用到工程实际中，可以并行处理各种导航传感器数据，解决了在复杂工业环境下的组合导航定位和通信的关键技术。双PC104的导航工控机与单处理器实现的导航工控机比起来，软件编程更容易，处理速度加快，性能更加优良。以上所述的导航工控机在我们设计的宝钢铁水运输动态监测系统中得到工程应用，经过三年多的不间断工作，运行良好。