GPS軟件接收機(jī)信號(hào)實(shí)時(shí)接收與傳輸技術(shù)

摘要 基于GP2015射頻芯片和TMS320C6713 I)SP處理器，提出了一種GPS軟件接收機(jī)信號(hào)實(shí)時(shí)接收及傳輸的基本方案。介紹了射頻前端的基本構(gòu)造以及它與DSP進(jìn)行高速實(shí)時(shí)傳輸的接口方案，并且重點(diǎn)描述了一種基于EDMA數(shù)據(jù)傳輸方式的實(shí)現(xiàn)及完整的軟件設(shè)計(jì)流程。本方案利用EDMA在CPU后臺(tái)高效地實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)空間的數(shù)據(jù)搬移，減少對(duì)CPU的使用，提高了平臺(tái)運(yùn)行速度，滿足GPS軟件接收機(jī)高速實(shí)時(shí)性要求。
關(guān)鍵詞 GPS軟件接收機(jī) TMS320C6713 實(shí)時(shí) 乒乓緩存

引 言
近些年來，GPS全球定位系統(tǒng)在城市交通、導(dǎo)航、氣象、土地測(cè)量測(cè)繪以及軍隊(duì)現(xiàn)代化建設(shè)等各個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮了重要的作用。相較于傳統(tǒng)的GPS接收機(jī)射頻前端和信號(hào)處理部分由專用芯片來實(shí)現(xiàn)，軟件接收機(jī)以FPGA、DSP等硬件平臺(tái)作為基礎(chǔ)，將GPS信號(hào)量化成數(shù)字信號(hào)，通過可移植的軟件算法來實(shí)現(xiàn)各種功能。
在GPS軟件接收機(jī)中，經(jīng)射頻前端(RF)將高頻衛(wèi)星信號(hào)3級(jí)下變頻至中頻信號(hào)，再交由DSP進(jìn)行基帶算法和導(dǎo)航解算處理。接收機(jī)對(duì)信號(hào)接收和傳輸?shù)倪B續(xù)性和實(shí)時(shí)性要求很高。TI公司C67系列的DSP具有豐富的外設(shè)，其中增強(qiáng)型直接存儲(chǔ)器訪問(EDMA)和多通道緩沖串口(MCBSP)是其無需CPU的參與就能夠完成GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)。

1 信號(hào)接收及傳輸方案
本系統(tǒng)采用TMS320C6713 DSP作為系統(tǒng)的核心處理器。射頻前端選用ZARLINK公司的GP2015芯片完成信號(hào)的相關(guān)濾波、下變頻以及A／D采樣。在GP2015和DSP之間采用1片F(xiàn)PGA芯片EPlC3T144C8N進(jìn)行相關(guān)的邏輯控制，如圖1所示。接收機(jī)天線接收端的衛(wèi)星信號(hào)功率約為2．7×10-6w，信噪比較低，必須先經(jīng)過由有源天線和射頻濾波器組成的前置濾波器模塊，對(duì)頻率為1 575．42 MH2的L1波段信號(hào)進(jìn)行濾波，去除噪聲及其他干擾。射頻前端芯片選用ZARLINK公司的GP2015，一款針對(duì)GPS接收機(jī)的主流芯片。芯片本身使用溫補(bǔ)晶振，通過1．4 GHz的PLL環(huán)路，產(chǎn)生3路本地載波信號(hào)對(duì)天線接收的高頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)3級(jí)變頻：1 575．42 MHz→175．42 MHz→35．42 MHz→4．309 MHz，最后對(duì)4．309 MHz的模擬信號(hào)用5．714MHz的采樣頻率進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換得到SIGN、MAG兩路信號(hào)，其中心頻率落在1．405 MHz上。DSP使用MCBSP接收2路信號(hào)，再通過EI)MA從MCBSP的接收寄存器中取得數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)存至指定外部存儲(chǔ)器，以供CPU調(diào)用處理。

2 DSP 硬件設(shè)備設(shè)置
2．1 MCBSP設(shè)置
TMS320C6713提供2個(gè)MCBSP端口，可以與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編／解碼器、AICS(模擬接口芯片)以及其他串行A／D、D／A接口實(shí)現(xiàn)全雙工串行通信。MCBSP提供了雙緩存的發(fā)送寄存器和三緩存的接收寄存器，允許連續(xù)的數(shù)據(jù)流傳輸。