摘要：本文分析了Rockwell公司的“Jupiter”GPS接收機的內(nèi)部電路功能和性能特點,給出了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能,提出了一個用“Jupiter”GPS實現(xiàn)定位系統(tǒng)電路的方案,并結(jié)合實際開發(fā)指出了設(shè)計參數(shù)的配置方法。
關(guān)鍵詞：GPS接收機 單片機 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地球衛(wèi)星所發(fā)射的信息而進(jìn)行導(dǎo)航、定位、授時等服務(wù)的系統(tǒng)。自1993年GPS系統(tǒng)向世界免費開放以來,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、授時校準(zhǔn)、自動校時、高程測量、時間同步、輸變電工程、疏浚工程測量驗收、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接收機具有尺寸小、性能穩(wěn)定等優(yōu)良特征�？煞奖�、自主地開發(fā)出各種GPS應(yīng)用系統(tǒng)。
它具有如下特點：
●極其緊湊的GPS接收機尺寸：71mm×41mm×11mm;
●其射頻輸入為1575.42MHz,范圍為-130dBw～-163dBw;
●具有12個并行衛(wèi)星軌跡通道,能快速識別和再識別當(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)動態(tài)提供定位精確度;
●自適應(yīng)門限檢測,提高微弱信號的檢測能力;
●其于SA的靜態(tài)導(dǎo)航能力;
●可與過去的天線兼容,花費很小;
●3D到2D導(dǎo)航時能自動保持緯度;
●可以基于SPS獲得最佳導(dǎo)航精確度;
●無初始化數(shù)據(jù)時可以自動開啟冷啟動程序;
●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);
●具有三種啟動方式：熱啟動、初始化、冷啟動;
●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接收機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,它主要包括天線部分、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方式有三種：SRAM、ROM、EEPROM。
接收機內(nèi)部的一個10kHz的參考時鐘輸出和一個1pps（每秒一個脈沖）的時鐘標(biāo)輸出可用來進(jìn)行時鐘同步,也可用于進(jìn)行時鐘校準(zhǔn)。
系統(tǒng)可以通過RESET進(jìn)行復(fù)位。
“Jupiter”GPS/OEM接收機采用20腳DIP封裝,常用管腳的說明如表1所列。
表1 “Jupiter”GPS/OEM接收機主要管腳說明
| 管 腳 | 說 明 | 備 注 |
| 2 | 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 |
| 8 | GPIO3 | ROM缺省選擇 |
| 11 | SDO1 | 串口1輸出 |
| 12 | SDI1 | 串口1輸入 |
| 15 | SDI2 | 串口2輸入 |
| 18 | GND | 地 |
| 19 | TMARK | 1PPS時鐘標(biāo)記輸出 |
| 20 | 10kHz | 10kHz時鐘輸出 |
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。選擇不同的數(shù)據(jù)格式所對應(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)實際需要來選擇。
3.2 通訊設(shè)置
“Jupiter”GPS/OEM接收機與外設(shè)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
