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用AT91R40008設(shè)計高動態(tài)GPS接收機
摘要：在高動態(tài)GPS接收機中，由于要對多個通道連續(xù)跟蹤，實時數(shù)據(jù)運算處理最大，因此對微處理器的性能要求較高。除性能外，對功耗和何種也有很高要求。在移動通信領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的ARM微處理器具有性能高、體積小、功耗低、低成本的特點，選擇ARM微處理器設(shè)計高動態(tài)GPS接收機非常合適。本文較詳細介紹采用Atmel公司的ARM核微控制器AT91R40008設(shè)計高調(diào)動態(tài)GPS接收機的過程。關(guān)鍵詞：GPS 微控制器 相關(guān)通信 AT91R40008
作為一種成熟的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，GPS（全球定位系統(tǒng)）技術(shù)目前已經(jīng)被初步應(yīng)用在各行各業(yè)中，其應(yīng)用前景也非常廣闊。
GPS系統(tǒng)由三部分組成：空間部分——各軌道衛(wèi)星；地面部分——運行控制系統(tǒng)；用戶部分——GPS接收機。空間和控制部分由美國軍方設(shè)計和控制，用戶部分主要是各種型號的GPS接收機。
自從GPS全部建成以后，它將晝夜不停地發(fā)送導航信息，在在地址的任何時間和任何地方實現(xiàn)定位。用戶接收機的功能是接收GPS衛(wèi)星發(fā)送的導航信號，恢復載波信號頻率和衛(wèi)星鐘，解調(diào)出衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星鐘校正參數(shù)等數(shù)據(jù)。通過測量本地時鐘與恢復的衛(wèi)星鐘之間的時延來測量偽距并進行修正。采用經(jīng)典導航定位算法或卡爾曼濾波定位算法，由四顆衛(wèi)星定出用戶的位置。
GPS接收機主要由天線/低噪聲前置放大器、GPS接收機變頻和相關(guān)通道、微處理器系統(tǒng)組成。系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。
其中核心部分是微處理器系統(tǒng)。特別是在高動態(tài)應(yīng)用中，由于對多通道連續(xù)跟蹤，數(shù)據(jù)運算處理量大，處理器部分往往成為整個接收機性能的瓶頸。因此選擇什么樣的處理器將直接影響到GPS接收機的成本及性能，如運算速度、定位精度、功耗等。本文將探討采用Atmel公司的ARM核微控制器AT91R40008設(shè)計高動態(tài)GPS接收機。
1 GPS接收機整體方案設(shè)計
1.1 GPS接收機設(shè)計原理
GPS接收機由信號接收、信號變頻、信號相關(guān)、信號處理和存儲及接口等幾大模塊組成。原理框圖如圖2所示。
如圖2所示，導航信號由天線接收，經(jīng)過低哭聲前置放大，進入射頻前端。射頻前端具有變頻作用，將射頻信號轉(zhuǎn)換為中頻信號。中頻信號經(jīng)采樣信號采樣、量化后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻信號。數(shù)字中頻信號進入相關(guān)通道，經(jīng)過處理后，解譯出導航電文。微處理器接收導航電文數(shù)據(jù)，進行相應(yīng)處理后給出所需的定位信息或提供特定的應(yīng)用服務(wù)。
本設(shè)計中，射頻前前和相關(guān)通道部分選用英國Zarlink半地體公司生產(chǎn)的GP2015和GP2021芯片。其中，GP2015是12通道相關(guān)器。微處理器采用Atmel公司生產(chǎn)的32位ARM核微控制器AT91R40008。
1．2 ARM核微控制器AT91R40008
AT91微控制器是Atmel公司繼AT89、AT90（AVR）系列單片機后，推出的基于
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