【正文】 到端的連接。 SDRAM/FLASH存儲接口電路設(shè)計 串行通信模塊的設(shè)計在本系統(tǒng)中，主控制芯片與GPS模塊通信采用串口通信，目前RS232是PC機(jī)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口，它被定義為一種在低速率串行通信中增加通信距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。每片HY57V561620為4M16Bit4Banks，由兩片組成32位模式，合計容量64MB。HY57V561620是一款高速的同步動態(tài)SDRAM存儲器。~。本系統(tǒng)中采用的Flash芯片是Samsung公司的K9F2808U。與Flash存儲器相比較， SDRAM不具有掉電保持?jǐn)?shù)據(jù)的特性，但其存取速度大大高于Flash存儲器，且具有讀/寫的屬性，因此，SDRAM在系統(tǒng)中主要用作程序的運(yùn)行空間，數(shù)據(jù)及堆棧區(qū)。它具有低功耗、大容量、擦寫速度快并且可由內(nèi)部嵌入的算法完成對芯片的操作，因而在各種嵌入式系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。缺點(diǎn)是需要工作基本正常（至少M(fèi)CU工作正常）的目標(biāo)板，僅適用于有調(diào)試接口的芯片。JTAG仿真器比較便宜，連接方便，通過現(xiàn)有的JTAG邊界掃描口與ARM處理器通信，屬于完全非插入式(即不使用片上資源)調(diào)試，它無需目標(biāo)存儲器，不占用目標(biāo)系統(tǒng)的任何端口，而這些是駐留監(jiān)控軟件所必需的。JTAG接口還常用于實(shí)現(xiàn)ISP(InSystem Programmable，在系統(tǒng)編程)功能，如對FLASH器件進(jìn)行編程等。標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口是4線：TMS，TCK，TDI，TDO，分別為測試模式選擇、測試時鐘、測試數(shù)據(jù)輸入和測試數(shù)據(jù)輸出。CPU工作時鐘有一個源晶振，無需外部電容，直接輸出12MHz時鐘信號到CPU，由CPU內(nèi)部PLL倍頻到200MHz。若采用的是IMP811T。系統(tǒng)上電、手動復(fù)位或者電壓波動低于標(biāo)稱值時會輸出最少140ms低電平脈沖MR手動復(fù)位輸出端。為保證ARM芯片在電源未達(dá)到所要求的電平時，不會產(chǎn)生不受控制的狀態(tài)，必須在系統(tǒng)中加入電源監(jiān)控和復(fù)位電路，由該電路確保在系統(tǒng)加電過程中，在內(nèi)核電壓和外圍端口電壓達(dá)到要求之前，ARM芯片始終處于復(fù)位狀態(tài)，直到內(nèi)核電壓和外圍端口電壓達(dá)到要求的電平。電源管理功能框圖（）和系統(tǒng)的電源電路設(shè)計（）如下所示： 圖 ，（等價于4個二極管串聯(lián)）降壓后得到的， RTC電路的電壓原理圖l 復(fù)位電路的設(shè)計在嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計中，ARM處理器的復(fù)位類型包括上電復(fù)位、外部硬件復(fù)位、內(nèi)部硬件復(fù)位、JTAG復(fù)位、外部軟件復(fù)位和內(nèi)部軟件復(fù)位等。在實(shí)際應(yīng)用中，電源由車載電瓶提供的24V電壓輸入，經(jīng)穩(wěn)壓芯片7805將電壓降至5V輸出。激活掉電模式需要兩個獨(dú)立的電源，一個電源為喚醒邏輯供電；另一個電源為包括CPU在內(nèi)的其他內(nèi)部邏輯供電，并且這個電源開/關(guān)可以控制，在掉電模式下，為CPU和內(nèi)部邏輯供電的電源關(guān)斷。與正常的模式不同，在慢速模式下不使用PLL，而使用外部時鐘（XTIPLL或EXTCLK）直接作為S3C2410中的FCLK，在這種模式下，功耗大小僅僅取決于外部時鐘的頻率，功耗與PLL無關(guān)。用戶可以通過元件來控制外圍設(shè)備的操作。S3C2410XGPS模塊串行接口USB接口JTAG接口電源音頻電路觸摸屏FLASH/RAM存儲器時鐘電路復(fù)位電路 嵌入式公交自動報站系統(tǒng)硬件原理框圖對于電源控制邏輯，S3C2410具有各種電源管理方案，對于每個給定的任務(wù)都具有最優(yōu)的功耗，在S3C2410中的電源管理模塊具有正常、慢速模式、空閑模式好掉電模式4種有效模式。其最小系統(tǒng)詳見附錄二。UPLL產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)主從USB功能的時鐘。MPLL產(chǎn)生主時鐘，能夠使處理器工作頻率最高達(dá)到203MHz。為了降低系統(tǒng)總成本和減少外圍器件，S3C2410X微處理器中還集成了以下部件：16KB指令Cache、MMU、外部存儲控制器、LCD控制器（支持STN和TFT帶有觸摸屏的液晶顯示屏）、NAND Flash控制器、4個DMA通道、3個UART通道、1個I 2C總線控制器、1個I 2S總線控制器，以及4個PWM定時器和1個內(nèi)部定時器、通用I/O、8通道10位ADC、觸摸屏接口、USB主、USB從、SD/MMC卡接口等。S3C2410X微處理器是一款由Samsung公司為手持設(shè)備設(shè)計的低功耗、高集成度的基于ARM920T核的微處理器，適用的產(chǎn)品包括POS、PDA、EBOOK、GPS、智能電話、電子書包、機(jī)頂盒、手持游戲機(jī)、電子相冊、多媒體產(chǎn)品、視頻監(jiān)控、智能控制儀表等。處理器如果內(nèi)置調(diào)試工具可以大大縮短調(diào)試周期，降低調(diào)試的難度。僅有處理器，沒有較好的軟件開發(fā)工具的支持也是不行的，因此選擇合適的軟件開發(fā)工具對系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)會起到很好的作用。除ARM微處理器核以外，幾乎所有的ARM芯片均根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，擴(kuò)展了相關(guān)功能，并集成在芯片之中，我們稱之為片內(nèi)外圍電路，如USB接口、IIC接口、LCD控制器、鍵盤接口、RTC、ADC和DAC、DSP協(xié)處理器等，設(shè)計者應(yīng)分析系統(tǒng)的需求，盡可能采用片內(nèi)外圍電路完成所需的功能，這樣既可以簡化系統(tǒng)的設(shè)計，同時也提高系統(tǒng)的可靠性。不同芯片對時鐘的處理不同，有的芯片只需要一個主時鐘頻率，有的芯片內(nèi)部時鐘控制器可以分別為ARM核和USB、DART、DSP、音頻等功能提供不同頻率的時鐘。(2)系統(tǒng)的工作頻率。ARM微處理器包含一系列內(nèi)核結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，用戶如希望使用WinCE或標(biāo)準(zhǔn)Linux等操作系統(tǒng)以減少軟件開發(fā)時間，就需要選擇ARM720T以上帶有MMU(Memory Management Uinit)功能的ARM芯片。因此，在日常生活中是可以接受的。綜合上述兩種情況，產(chǎn)生的綜合最大誤差。舉例如下：，為指定播報點(diǎn)，為實(shí)際播報點(diǎn)（最遠(yuǎn)點(diǎn)）。綜合以上各種誤差的和目前已經(jīng)可以控制在10m左右。~5176。這樣，在相對定位時，可以通過求差來削弱相位中心偏差的影響。天線視相位中心與幾何中心的差稱為天線相位中心的偏差，這個偏差會造成定位誤差。所以，要求天線相位中心應(yīng)與天線幾何中心保持一致。天線相位中心的位置偏差在GPS測量中，其偽距和相位觀測值都是測量衛(wèi)星到接收機(jī)天線相位中心間的距離。在載波相位相對定位中，采用對觀測值的求差(星間單差，星站間雙差)的方法，可以有效地消除接收機(jī)鐘差。如果衛(wèi)星鐘與地面接收機(jī)鐘同步誤差為1us()，引起等效距離誤差為300m，這個誤差很大。但其體積大，耗電量也大，并且要長時間預(yù)熱。c、設(shè)備誤差接收設(shè)備的誤差一般GPS接收機(jī)內(nèi)時標(biāo)采用的是石英晶體振蕩器。b、信號傳播誤差因?yàn)镚PS衛(wèi)星是在距地面20000km的高空中運(yùn)行，GPS信號向地面?zhèn)鞑r要經(jīng)過大氣層，因此，信號傳播誤差主要是信號通過電離層和對流層的影響。下面就系統(tǒng)的各類誤差進(jìn)行闡述和分析。主控制器ARM芯片音頻設(shè)備GPS接收模塊存儲器 基于GPS的嵌入式公交自動報站器的系統(tǒng)原理圖本系統(tǒng)的誤差主要來自兩個大的方面，一方面是GPS信號傳輸中存在的誤差。根據(jù)公交車位置的不同插播不同的公益信息、廣告信息和景點(diǎn)信息等。：通過GPS接收機(jī)接收GPS工作衛(wèi)星的導(dǎo)航信息，從而解算出車輛目前的經(jīng)、緯度等信息。利用GPS實(shí)時測定車船位置，對車船的事故報警安全防范有著明顯的應(yīng)用前景，國內(nèi)有些城市的公交安全部門已建立了車輛自動定位和報警監(jiān)控系統(tǒng)車載衛(wèi)星定位系統(tǒng)，屬于智能交通系統(tǒng)的分支，在智能交通系統(tǒng)這一龐大的體系中，占有極其重要的地位。我國的銀行業(yè)也已將GPS系統(tǒng)運(yùn)用于運(yùn)鈔車的車輛監(jiān)控管理之中，有的城市的消防車輛調(diào)度也引入GPS系統(tǒng)。德國奔馳公司和寶馬公司早在1994年就推出了安裝有GPS接收機(jī)的高檔汽車，可根據(jù)GPS顯示器顯示汽車周圍的地圖和汽車行駛方向，該系統(tǒng)與移動通信系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)配合使用，可構(gòu)成現(xiàn)代化的汽車交通引導(dǎo)系統(tǒng)。起初GPS的應(yīng)用主要在軍事上，如1991年海灣戰(zhàn)爭、1999年科索沃戰(zhàn)爭以美國為首的多國部隊利用GPS技術(shù)，使武器的效率倍增。GPS的優(yōu)異性能引起各行各業(yè)的興趣，也正如專家所預(yù)言，GPS已改變了許多行業(yè)的經(jīng)營方式，它是繼計算機(jī)革命之后的又一場革命。隨著GPS的應(yīng)用和發(fā)展，人們越來越認(rèn)識到GPS作用的重大及應(yīng)用領(lǐng)域的廣闊。為提高定位精度，普遍采用差分GPS（DGPS）技術(shù)，建立基準(zhǔn)站（差分臺）進(jìn)行GPS觀測，利用已知的基準(zhǔn)站精確坐標(biāo)，與觀測值進(jìn)行比較，從而得出一組修正數(shù)，并對外發(fā)布。當(dāng)用交流電時，要經(jīng)過穩(wěn)壓電源或?qū)Ｓ秒娏鹘粨Q器。對于導(dǎo)航接收機(jī)，有的還配有大顯示屏，在屏幕上直接顯示導(dǎo)航的信息甚至顯示數(shù)字地圖．電源GPS接收機(jī)電源有兩種，一種為內(nèi)電源，一般采用鋰電池，主要用于為RAM存貯器供電，以防止數(shù)據(jù)丟失。并配有一個控制鍵盤。(4). 根據(jù)預(yù)先設(shè)置的航路點(diǎn)坐標(biāo)和單點(diǎn)定位測站位置計算導(dǎo)航的參數(shù)、航偏距、航偏角、航行速度等。當(dāng)同時鎖定4顆衛(wèi)星時，將C/A碼偽距觀測值連同星歷一起計算測站的三維坐標(biāo)，并按項(xiàng)置位置更新率計算新的位置。其主要工作步驟為：(1)．接收機(jī)開機(jī)后首先對整個接收機(jī)工作狀況進(jìn)行自檢．并測定、校正、存貯各通道的時延值。在存貯器內(nèi)還裝有多種工作軟件，如：自測試軟件；天空衛(wèi)星預(yù)報軟件；導(dǎo)航電文解碼軟件；GPS單點(diǎn)定位軟件等。目前，GPS接收機(jī)都裝有半導(dǎo)體存貯器(簡稱內(nèi)存)如Trimble 4000 SSE帶有8M內(nèi)存，在15s數(shù)據(jù)率的采樣下，可以存貯5顆衛(wèi)星，雙頻觀測19h的數(shù)據(jù)，若1S數(shù)據(jù)率可以存貯2h。從衛(wèi)星接收到的信號是擴(kuò)頻的調(diào)制信號，所以要經(jīng)過解擴(kuò)．解調(diào)才能得到導(dǎo)航電文。在此先介紹相關(guān)型通道．其他類型的通道將在GPS信號分析中介紹。信號通道信 號解 擴(kuò)解 調(diào)C/A發(fā)生器P碼發(fā)生器偽碼測值載波相位測量存貯器頻率變換頻率綜合基準(zhǔn)頻率信號通道 通道內(nèi)部示意圖信號通道是接收機(jī)的核心部分。前置放大器前置放大器合成器 ，分頻器GPS天線 前置放大器變頻器及中頻放大器由GPS前置放大器來的信號仍然很微弱，為了使接收機(jī)通道得到穩(wěn)定的高增益，并且使L頻段的射頻信號變成低頻信號，采用了變頻器。為了提高信號強(qiáng)度，一般在天線后端設(shè)有前置放大器。（2）前置放大器由于GPS衛(wèi)星高，GPS天線接收來的20 000km高空的信號很弱，信號電平只有50~ 180dB；輸入功率信噪比為S/N＝30dB。天線的作用是將GPS衛(wèi)星信號的極微弱的電磁彼能轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電流，而前置放大器則是將GPS信號電流予以放大，一般還兼有變頻作用。GPS接收機(jī)主要由GPS接收機(jī)天線，GPS接收機(jī)主機(jī)及電源組成。所以，可以同時獲得多頹衛(wèi)星上的完整導(dǎo)航電文，也能對載波相位進(jìn)行連續(xù)跟蹤，實(shí)現(xiàn)對載波相位的測量。由于通道少，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，在早期導(dǎo)航接收機(jī)中常被采用．(3)多路多用通道接收機(jī)多路多用通道和序貫通道相類似，也是在軟件控制下依次對衛(wèi)星進(jìn)行量測，但是量測速度快，量測一遍時間只為20ms 。所以，一般要再設(shè)一個通道來獲取電文。(2)序貫通道接收機(jī)序貫通道只有一個通道．為了實(shí)現(xiàn)對多個衛(wèi)星信號的跟蹤．采用軟件控制，按一定時序依次對不同衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤和量測。這種接收機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是可以對衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)跟蹤，同時可得到衛(wèi)星廣播星歷。按接收機(jī)通道數(shù)分類GPS接收機(jī)能接收天空多顆GPS衛(wèi)星的信號，為了將接收到的不同的衛(wèi)星信號加以分離，以實(shí)現(xiàn)對衛(wèi)旱信號的跟蹤、處理和量測，具有這樣功能的器件稱為天線信號通道。(2)雙頻接收機(jī)雙頻接收機(jī)可以同時接收L1，L2載波信號。3．按接收機(jī)的載波頻率分類(1)單頻接收機(jī)單頻接收機(jī)只能接收LI載波信號．測定載波相位觀測值進(jìn)行定位。儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較貴。(2)測地型接收機(jī)測地型接收機(jī)是主要用于精密大地測量工作的接收機(jī)。這種接收機(jī)價格便宜，應(yīng)用也廣泛．該種接收機(jī)還可以進(jìn)一步分為下列幾種類型： 車載型——用于車輛導(dǎo)航定位； 航海型——用于船舶導(dǎo)航定位．常與海圖配合使用； 航空型——用于飛機(jī)導(dǎo)航定位。這種接收機(jī)由于不需要知道GPS衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)和衛(wèi)星星歷，因此不會受美國軍方對GPS控制的影響。 (3)混合型接收機(jī)這種儀器是綜合上述兩種接收機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，既可以得到碼相位偽距，也可以得到載波相位觀測值。 (2)平方型接收機(jī)平方型接收機(jī)是利用載波信號的平方技術(shù)去掉調(diào)制信號，得到去掉調(diào)制信號后的載波信號，通過相位計測定接收機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的載波信號與接收到的載波信號之間的相位差．來測定偽距觀測值。 1．按接收機(jī)工作原理分類(1)碼相關(guān)型接收機(jī)碼相關(guān)型接收機(jī)是利用碼相關(guān)技術(shù)得到偽距觀測量．即由GPS接收機(jī)產(chǎn)生與衛(wèi)星上發(fā)射的偽隨機(jī)碼(C/A碼，P碼)結(jié)構(gòu)完全相同的復(fù)制碼，通過移相器使復(fù)制碼與接收碼最大相關(guān)，測定衛(wèi)星信號到達(dá)用戶接收機(jī)天線的傳播時間．這種接收機(jī)一定要知道碼的結(jié)構(gòu)。 GPS接收機(jī)簡介l 接收機(jī)的分類由于GPS導(dǎo)航定位技術(shù)的迅速發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域越來超廣闊，世界各國對GPS接收機(jī)的研制與生產(chǎn)也越來越多，目前世界上已有幾十家工廠生產(chǎn)GPS接收機(jī)，產(chǎn)品也有上百種。假設(shè)t時刻在地面待測點(diǎn)上安置GPS接收機(jī)，可以測定GPS信號到達(dá)接收機(jī)的時間△t，再加上接收機(jī)所接收到的衛(wèi)星星歷等其它數(shù)據(jù)可以確定以下四個方程式：上述四個方程中待測點(diǎn)坐標(biāo)x、y、z和接收機(jī)的鐘差為未知參數(shù)，其中方程中各個參數(shù)意義如下：x、y、z為待測點(diǎn)坐標(biāo)的空間直角坐標(biāo)；分別為衛(wèi)星1~衛(wèi)星4在t時刻的空間直角坐標(biāo)，可由衛(wèi)星導(dǎo)航電文求得，分別為衛(wèi)星1~衛(wèi)星4的衛(wèi)星鐘的鐘差，由衛(wèi)星星歷提供； 分別為衛(wèi)星1~衛(wèi)星4的信號到達(dá)接收機(jī)所經(jīng)歷的時間；c為GPS信號的傳輸速度，即光速。在實(shí)際開發(fā)中，GPS接收機(jī)根據(jù)從三顆以上衛(wèi)星發(fā)來的數(shù)據(jù)計算出自身所處的位置，完成定位。事實(shí)上，接收機(jī)往往可以鎖住4顆以上的衛(wèi)星，這時，接收機(jī)可按衛(wèi)星的星座分布分成若干組，每組4顆，然后通過算法挑選出誤差最小的一組用作定位，從而提高精度