基于“Jupiter”GPS接收機(jī)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

1、    基于“Jupiter”GPS接收機(jī)的應(yīng)用設(shè)計(jì)    基于“Jupiter”GPS接收機(jī)的應(yīng)用設(shè)計(jì)    類別：通信網(wǎng)絡(luò)      作者：合肥電子工程學(xué)院    孫志勇 劉春生 來源：國外電子元器件              

2、0;                                         摘要：本文分析了Rockwell公司的“Jupiter”GPS接收機(jī)的內(nèi)部電路功能和性能特點(diǎn)，給出了其內(nèi)

3、部結(jié)構(gòu)和引腳功能，提出了一個(gè)用“Jupiter”GPS實(shí)現(xiàn)定位系統(tǒng)電路的方案，并結(jié)合實(shí)際開發(fā)指出了設(shè)計(jì)參數(shù)的配置方法。             關(guān)鍵詞：GPS接收機(jī)    單片機(jī) 串口通訊         1 概述    GPS（global positioning system）全球定位系統(tǒng)是利用美國24顆GPS地球

4、衛(wèi)星所發(fā)射的信息而進(jìn)行導(dǎo)航、定位、授時(shí)等服務(wù)的系統(tǒng)。自1993年GPS系統(tǒng)向世界免費(fèi)開放以來，得到了世界各地各行業(yè)的廣泛應(yīng)用。這種全球定位系統(tǒng)可以用于航空導(dǎo)航、航海導(dǎo)航、大地測量、石油地質(zhì)勘探、地震預(yù)報(bào)、授時(shí)校準(zhǔn)、自動(dòng)校時(shí)、高程測量、時(shí)間同步、輸變電工程、疏浚工程測量驗(yàn)收、車輛定位、車輛跟蹤、車輛導(dǎo)向及防盜等領(lǐng)域。    Rockwell公司的“Jupiter”GPS/OEM接收機(jī)具有尺寸小、性能穩(wěn)定等優(yōu)良特征。可方便、自主地開發(fā)出各種GPS應(yīng)用系統(tǒng)。    它具有如下特點(diǎn)：   &#

5、160;極其緊湊的GPS接收機(jī)尺寸：71mm×41mm×11mm；    其射頻輸入為1575.42MHz，范圍為-130dBw-163dBw；    具有12個(gè)并行衛(wèi)星軌跡通道，能快速識(shí)別和再識(shí)別當(dāng)前位置；    支持真正的NEMA-0183數(shù)據(jù)格式；    直接微分的RECMSC-104數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)提供定位精確度；    自適應(yīng)門限檢測，提高微弱信號(hào)的檢測能力； &#

6、160;  其于SA的靜態(tài)導(dǎo)航能力；    可與過去的天線兼容，花費(fèi)很??；    3D到2D導(dǎo)航時(shí)能自動(dòng)保持緯度；    可以基于SPS獲得最佳導(dǎo)航精確度；    無初始化數(shù)據(jù)時(shí)可以自動(dòng)開啟冷啟動(dòng)程序；    通過串行通訊，用戶有很大的操作空間和配置能力；    可接受用戶通過主串口寫入的初始化數(shù)據(jù)；   &

7、#160;具有三種啟動(dòng)方式：熱啟動(dòng)、初始化、冷啟動(dòng)；    用戶可以選擇衛(wèi)星；    用戶可以選擇衛(wèi)星表面角；    具有可選的RF連接頭；    最大測速可達(dá)500m/s；    工作溫度范圍為-40+85。    2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳說明    圖1所示是“Jupiter”GPS/OEM接收機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，它主要包括

8、天線部分、接收部分、數(shù)據(jù)處理部分。這種接收器是通過兩個(gè)串口與外部通訊的，串口1為主串口，串口2為輔助串口（提供修正量）。其中，串口1為全雙工方式，串口2為半雙工方式。系統(tǒng)通過這兩個(gè)串口同其外部器件或設(shè)備連接，也可以用軟件編程或硬件設(shè)置來配置其串口特性。    接收數(shù)據(jù)的用戶可以選擇的存儲(chǔ)方式有三種：SRAM、ROM、EEPROM。    接收機(jī)內(nèi)部的一個(gè)10kHz的參考時(shí)鐘輸出和一個(gè)1pps（每秒一個(gè)脈沖）的時(shí)鐘標(biāo)輸出可用來進(jìn)行時(shí)鐘同步，也可用于進(jìn)行時(shí)鐘校準(zhǔn)。    系統(tǒng)可以

9、通過RESET進(jìn)行復(fù)位。    “Jupiter”GPS/OEM接收機(jī)采用20腳DIP封裝，常用管腳的說明如表1所列。     表1 “Jupiter”GPS/OEM接收機(jī)主要管腳說明        管 腳    說 明    備 注        2  &#

10、160; PWRIN_5    5V主電源        5    M_RST    復(fù)位輸入（低電平有效）        7    GPIO2    NMEA協(xié)議選擇     &

11、#160;  8    GPIO3    ROM缺省選擇        11    SDO1    串口1輸出        12    SDI1    串口1輸入 &#

12、160;      15    SDI2    串口2輸入        18    GND    地        19    TMARK   &#

13、160;1PPS時(shí)鐘標(biāo)記輸出        20    10kHz    10kHz時(shí)鐘輸出     3 數(shù)據(jù)格式和通訊設(shè)置    3.1 數(shù)據(jù)格式    “Jupiter”GPS/OEM接收機(jī)具有兩種數(shù)據(jù)格式，一種是二進(jìn)制方式，另一種是（也為ASCII碼）方式，可通過設(shè)置GPIO2和GPIO3來選擇不同的數(shù)據(jù)格式。選

14、擇不同的數(shù)據(jù)格式所對(duì)應(yīng)的形式不同，消息長度和內(nèi)容也不同。    二進(jìn)制方式消息格式共有31種消息（其中14種輸出消息，17種輸入消息），每種消息必有一個(gè)消息頭，且以“0xFF81”開始，數(shù)據(jù)段可選；NEMA方式消息格式共有11種消息（其中7種輸出消息，4種輸入消息），每種消息以“$”開頭，以<CR><LF>結(jié)束。前者消息長度比后者長，后者比前者消息種類少，可根據(jù)實(shí)際需要來選擇。    3.2 通訊設(shè)置    “Jupiter”GPS/OEM接收機(jī)與外設(shè)

15、連接，用串口來進(jìn)行通訊。其串口設(shè)置如表2所列。     表2 串口設(shè)置        GPIO2    GPIO3    消息格式    主串口波特率（BPS）    奇偶    數(shù)據(jù)位    停止位   &#

16、160;存儲(chǔ)方式        0    0    NMEA    4800    無    8    1    ROM        0  

17、;  1    NMEA    4800    無    8    1    SRAM/EEPROM        1    0    二進(jìn)制   &

18、#160;9600    無    8    1    ROM        1    1    二進(jìn)制    9600    無    8 

19、0;  1    SRAM/EEPROM     4 典型應(yīng)用    4.1 典型電路    由于“Jupiter”GPS/OEM接收機(jī)的串口與TTL電平兼容，故可直接與單片機(jī)的串口連接，具體連接電路如圖2所示。    4.2 程序流程圖    程序流程圖如圖3所示（假定為NEMA格式，即選擇GPIO2=GPIO3=0）。 &#

20、160;  4.3 初始化程序    單片機(jī)初始化主要對(duì)串口初始化，設(shè)置波特率和串口工作方式。假定選擇GPIO2=GPIO3=0，可將串口初始化為，串口方式1，定時(shí)器1置方式2，波特率為4800BPS，允許接收。其初始化程序如下：    MOV SCON，#50H；    MOV TMOD，#20H；    MOV TH1，#0FAH；    MOV TL1，#0FAH；

21、60;   SETB TCON.6；    SETB EA；    SETB ES；    4.4 中斷服務(wù)程序    單片機(jī)可以采用中斷方式接收GPS消息，收到中斷后，為了挑選出有用的消息，可以先進(jìn)行消息頭識(shí)別。不同消息具有不同的消息頭，可根據(jù)需要來選擇，如RMC消息格式為：    $GPRMC，hhmmss.ss，a,llll.ll,a,yyyyy.yy,a,x.

22、x,x.x,xxxxxx,x.x,a*hh<CR><LF>    例如，接收到的消息如下：    $GPRMC，185203，A，3339.7332，N，11751.7589，W，0.000，121.7，160496，13.8，E*55<CR><LF>    此消息共分13個(gè)部分，前面為消息頭，接著是時(shí)間，經(jīng)緯度，速度，高度，日期等消息?？梢韵扰卸ㄏ㈩^是否正確，然后再接收，既可局部接收某個(gè)量，也可全部接收下來再選擇所需參量。&

23、#160;   識(shí)別消息頭程序如下：    JB 21H.5，WORD6；    JB 21H.4，WORD5；    JB 21H.3，WORD4；    JB 21H.2，WORD3；    JB 21H.1，WORD2；    JB 21H.0，WORD1；    CJNE A，#2

24、4H，WORDCLR；    SETB 21H.0； ；識(shí)別“$”    SJMP ENDT；    WORD1：CJNE A，#47H，WORDCLR；    SETB 21H.1； ；識(shí)別“G”    SJMP ENDT；    WORD2：CJNE A，#50H，WORDCLR；    SETB 21H.2； ；識(shí)別“P”