基于獨立DSP平臺的實(shí)時(shí)衛星導航接收機的設計

　　在本系統的設計中，采用ADI公司的高速A/D轉換器AD9283實(shí)現模擬中頻信號到數字中頻信號的轉化。由于接收到的衛星導航信號能量比噪聲信號能量低約為20 dB，因此量化位數的高低對檢測衛星導航信號的影響是有限的，若采用高位數量化會(huì )增加數據運算量和系統的復雜度，通常的商用接收機大多采用1 bit或2 bit量化。本設計中量化位數為1 bit和2 bit可選配置。經(jīng)過(guò)ADC數字化的中頻信號送到DSP的McBSP0和McBSP2端口，并隨后觸發(fā)EDMA事件,完成數據拷貝和緩存[4]。與此同時(shí),采樣時(shí)鐘作為McBSP口的外部時(shí)鐘同步輸入信號，將8 bit同步減法計數器74HC40103D設計成32進(jìn)制計數器對采樣時(shí)鐘進(jìn)行分頻來(lái)產(chǎn)生幀同步信號，實(shí)現串并數據轉換。為避免因負載過(guò)多時(shí)鐘驅動(dòng)能力不足，采用了可配置時(shí)鐘驅動(dòng)芯片CY2308作為時(shí)鐘驅動(dòng)。圖3所示為多星座數據采集的硬件連接原理圖。

　　為避免數據丟失，采用乒乓緩存的方法緩沖采集到的數據流,在DSP的片上內存為每個(gè)McBSP通道開(kāi)設乒緩沖區和乓緩沖區。以12 MHz、1 bit采樣為例，在片上內存開(kāi)辟2個(gè)30 KB的數據緩沖區，即每個(gè)緩沖區能夠存放20 ms的數據。系統運行后，EDMA控制器先將McBSP0采集到的數據寫(xiě)入乒緩沖區，20 ms后乒緩沖區滿(mǎn)，EDMA控制器向CPU發(fā)出中斷請求，對緩沖區數據進(jìn)行運算處理。同時(shí)，EDMA向乓緩沖區寫(xiě)數據，這樣通過(guò)不斷的乒乓切換完成數據的緩沖存儲。
1.3 查找表數據存儲管理
　　在捕獲、跟蹤中需要用到大量查找表，為了降低接收機的啟動(dòng)時(shí)間，直接把這些數據表格作為固件燒入到Flash中，而不用每次都由DSP通過(guò)程序重新生成。所有查找表需要約15 MB的空間，為了降低存儲空間，使用LZW無(wú)損壓縮算法進(jìn)行壓縮至約2 MB。系統初始化時(shí),DSP先讀取Flash中的數據表格，然后執行解壓程序對其解壓，并存于片外的SDRAM中提供給接收機做運算時(shí)調用。
　　本設計中使用了2片4 MB×32位的SDRAM芯片MT48LC4M32并聯(lián)連接到DSP的EMIFA口，把程序運行過(guò)程中對實(shí)時(shí)性要求較低的數據段和查找表分配到SDRAM中?？偩€(xiàn)運行在166 MHz的高速狀態(tài)，由專(zhuān)用的可配置的時(shí)鐘芯片ICS525對50 MHz的時(shí)鐘倍頻產(chǎn)生。
1.4 定位結果輸出模塊
　　衛星導航接收機需要周期性地輸出定位結果以及其他相關(guān)信息，通常輸出速率為1 Hz~5 Hz，DSP的串行接口McBSP即可滿(mǎn)足要求。為了能夠將結果在顯示設備上顯示，數據的輸出需要兼容NMEA0183協(xié)議，因此需要將McBSP口擴展成符合RS-232標準的異步串行接口。
　　將DSP的McBSP端口的工作模式設為SPI模式作為主設備，直接與MAX3111進(jìn)行連接，DSP通過(guò)執行相關(guān)的指令，設置MAX3111的相關(guān)控制字，完成波特率、數據位、奇偶校驗等的設定，然后向MAX3111輸出有效信息，利用其片內的轉換器實(shí)現UART到RS-232格式及電平的轉換，從而實(shí)現DSP與RS-232設備進(jìn)行異步數據傳輸。