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用AT91R40008設(shè)計(jì)高動(dòng)態(tài)GPS接收機(jī)
摘要：在高動(dòng)態(tài)GPS接收機(jī)中，由于要對(duì)多個(gè)通道連續(xù)跟蹤，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)運(yùn)算處理最大，因此對(duì)微處理器的性能要求較高。除性能外，對(duì)功耗和何種也有很高要求。在移動(dòng)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(diǎn)，選擇ARM微處理器設(shè)計(jì)高動(dòng)態(tài)GPS接收機(jī)非常合適。本文較詳細(xì)介紹采用Atmel公司的ARM核微控制器AT91R40008設(shè)計(jì)高調(diào)動(dòng)態(tài)GPS接收機(jī)的過(guò)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(dǎo)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(yùn)行控制系統(tǒng)；用戶部分——GPS接收機(jī)�？臻g和控制部分由美國(guó)軍方設(shè)計(jì)和控制，用戶部分主要是各種型號(hào)的GPS接收機(jī)。
自從GPS全部建成以后，它將晝夜不停地發(fā)送導(dǎo)航信息，在在地址的任何時(shí)間和任何地方實(shí)現(xiàn)定位。用戶接收機(jī)的功能是接收GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航信號(hào)，恢復(fù)載波信號(hào)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(guò)測(cè)量本地時(shí)鐘與恢復(fù)的衛(wèi)星鐘之間的時(shí)延來(lái)測(cè)量偽距并進(jìn)行修正。采用經(jīng)典導(dǎo)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(jī)主要由天線/低噪聲前置放大器、GPS接收機(jī)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(dòng)態(tài)應(yīng)用中，由于對(duì)多通道連續(xù)跟蹤，數(shù)據(jù)運(yùn)算處理量大，處理器部分往往成為整個(gè)接收機(jī)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(jī)的成本及性能，如運(yùn)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(jì)高動(dòng)態(tài)GPS接收機(jī)。
1 GPS接收機(jī)整體方案設(shè)計(jì)
1.1 GPS接收機(jī)設(shè)計(jì)原理
GPS接收機(jī)由信號(hào)接收、信號(hào)變頻、信號(hào)相關(guān)、信號(hào)處理和存儲(chǔ)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(dǎo)航信號(hào)由天線接收，經(jīng)過(guò)低哭聲前置放大，進(jìn)入射頻前端。射頻前端具有變頻作用，將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)。中頻信號(hào)經(jīng)采樣信號(hào)采樣、量化后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻信號(hào)。數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)入相關(guān)通道，經(jīng)過(guò)處理后，解譯出導(dǎo)航電文。微處理器接收導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)，進(jìn)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(jì)中，射頻前前和相關(guān)通道部分選用英國(guó)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(jī)后，推出的基于
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