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基于微处理器ARM的GPS接收机的设计

作　者: 黄勋
导　师: 唐慧强
学　校: 南京信息工程大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: GPS接收机 ARM GP2015 GP4020
分类号: P228.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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引　用: 2次
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内容摘要

作为一种成熟的卫星导航系统,GPS技术目前已经被应用在各行各业中。GPS系统的用户部分主要是各种型号的GPS接收机。GPS接收机中的微处理器的运算能力和功耗直接影响整机的性能。本文介绍了一款基于RISC微处理器ARM的GPS接收机的硬件设计,并在这一硬件平台上进行相应的软件开发的过程。该型GPS接收机硬件设计上采用Zarlink公司生产的GP2015芯片作为接收机的射频前端,内嵌ARM7TDMI核的GP4020芯片作为接收机的数字基带处理器。软件部分介绍了操作系统uClinux在ARM上的移植、基带信号处理的算法、分析GPS信号的搜索策略,给出载波跟踪环路和伪码跟踪环路的设计方案。本文介绍了GPS系统的组成、特点及其工作原理,并阐述了GPS接收机的设计原理。ARM微处理器具有低功耗、高性能的特点。本文描述了ARM7系列微处理器的性能特点,并给出了利用ARM7微处理器设计GPS接收机的实际设计和调试方案。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-12
  1.1 GPS定位系统概述  9-11
  1.2 ARM与ARM7TDMI处理器  11
  1.3 本文研究的内容  11-12
第二章 GPS卫星定位基本原理  12-20
  2.1 GPS卫星信号的构成  12-13
  2.2 GPS定位的基本原理和方法  13-20
    2.2.1 卫星的位置  14
    2.2.2 卫星与用户间的相对距离  14
    2.2.3 卫星信号的解算  14-16
    2.2.4 GPS定位的基本方法  16-17
    2.2.5 GPS信号的相关接收  17-20
第三章基于ARM核的基带处理器芯片GP4020  20-25
  3.1 基带处理器芯片GP4020  20-21
    3.1.1 GP4020简介  20
    3.1.2 GP4020内部结构  20-21
  3.2 ARM7TDMI内核  21-25
    3.2.1 ARM7TDMI内核特性  21-22
    3.2.2 ARM7TDMI内核指令集  22-23
    3.2.3 ARM ADS集成开发环境  23-25
第四章 GPS接收机的硬件设计  25-44
  4.1 整体结构  25-26
  4.2 信号接收单元  26
  4.3 射频前端  26-33
    4.3.1 第一级变频滤波器  27-28
    4.3.2 第二级变频滤波器  28-30
    4.3.3 外置锁相环滤波器  30-31
    4.3.4 晶体振荡器  31-33
  4.4 GPS基带处理器部分  33-34
  4.5 存储模块  34-37
    4.5.1 EPROM  35-36
    4.5.2 SRAM  36-37
  4.6 调试与通信接口  37-39
  4.7 键盘电路  39-40
  4.8 电源及复位电路  40
  4.9 电路板制作  40-42
  4.10 高频通道的测试  42-44
第五章 GPS接收机的软件设计  44-57
  5.1 uCLINUX在ARM7TDMI上的移植  44-45
  5.2 软件结构  45-46
  5.3 并行任务结构  46-47
  5.4 中断和任务描述  47-49
  5.5 GPS数字信号处理  49-56
    5.5.1 信号捕获  49-50
    5.5.2 伪码跟踪  50-52
    5.5.3 载波跟踪  52-53
    5.5.4 导航电文的提取  53-54
    5.5.5 观测量  54-55
    5.5.6 QPS卫星位置的计算  55-56
  5.6 软件调试  56-57
第六章小结  57-58
参考文献  58-60
致谢  60-61
攻读硕士学位期间发表的学术论文清单  61-62
附录  62

基于微处理器ARM的GPS接收机的设计

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