基于GPS的數據采集系統的研究
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其中：$為語(yǔ)句起始標志；GPRMC為識別符；逗號為數據區分隔符；*為效驗和識別符；hh為效驗和；CR>LF>為語(yǔ)句結束符。
秒脈沖的上升沿對應著(zhù)一精準的UTC時(shí)刻?？梢韵葘?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/GPS">GPS接收機的1PPS秒脈沖進(jìn)行整形，用經(jīng)過(guò)整形信號的上升沿對DSP中斷進(jìn)行控制或觸發(fā)計數器進(jìn)行分頻處理，同時(shí)從RS-232接口傳輸來(lái)的GPRMC語(yǔ)句通過(guò)DSP的串口輸入可以方便提取到UTC時(shí)刻，地理經(jīng)緯度信息。本文中使用GPS25 OEM板其授時(shí)精度優(yōu)于200ns，定位精度可達5 m以?xún)然究梢詽M(mǎn)足異地同步數據采集的需求。
2 采集系統的硬件構成
數據采集系統系統采用的核心芯片是美國TI公司生產(chǎn)的TMS320F2812 DSP處理器，它采用改進(jìn)的哈佛結構，具有獨立的數據和地址總線(xiàn)，支持多級流水線(xiàn)操作片上集成了定時(shí)器，鎖相環(huán)，通用I／O接口和串行通信接口等。與單片機相比具有更為強大的數字處理和控制能力特別適合結合GPS接收機實(shí)現數據采集。
如圖2所示，整個(gè)系統主要分為GPS信號接受模塊，DSP控制模塊，模擬量輸入模塊，采樣脈沖發(fā)生模塊和數據通信模塊。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/192861.htm
文中基于GPS的同步數據采集方法基本過(guò)程是通過(guò)GPS25 OEM接收機輸出的1PPS秒脈沖信號作為DSP外部中斷輸入源來(lái)觸發(fā)分頻計數器來(lái)產(chǎn)生采樣脈沖設備來(lái)保證被測信號在同一個(gè)時(shí)刻開(kāi)始采樣。為保證點(diǎn)采樣頻率的高度一致性，可以采用高精度溫補晶體振蕩器TCOX，其工作頻率為10 MHz，頻差不大于2 ppm。輸出的振蕩信號經(jīng)過(guò)整形、電平轉換后經(jīng)計數器分頻得到滿(mǎn)足采樣率的同步高精度的采樣信號。為了進(jìn)一步消除晶振電路給采樣頻率帶來(lái)的累積誤差，晶振產(chǎn)生的時(shí)鐘鐘信號每隔1 s被1PPS信號的上升沿同步一次，使得被測的模擬輸入量經(jīng)過(guò)低通濾波后被嚴格建立在GPS時(shí)間基準上的同步采樣系統所采樣。模擬量采樣后經(jīng)A／D轉換依次轉換后按順序放入固定RAM區。DSP通過(guò)SCI接口從GPS25OEM接收機的串行數據發(fā)送端TX中提取到秒脈沖上升沿所對應的UTC時(shí)刻和地理經(jīng)緯度坐標，從第一個(gè)采樣點(diǎn)按順序為每一個(gè)采樣點(diǎn)置以便于識別的時(shí)間標簽和地理位置坐標，最終將各測量量連同其對應的時(shí)間地理標簽按照一定的數據格式，經(jīng)過(guò)USB2.0數據線(xiàn)上傳到上位機。
3 通信接口設計
傳統的數據傳輸大多采用RS 232、RS 485接口傳送，但是對于異地同步大容量的數據上傳傳統的通信模式就暴露出傳輸輸速度較慢，時(shí)延大，易出錯的缺點(diǎn)。利用USB接口就能有效實(shí)現數據遠程海量的雙向傳輸，而且USB傳輸速度可高達480 Mbps支持單點(diǎn)的熱插拔可以有效地實(shí)現本地數據的攜帶轉移。
本系統通信接口電路采用USB2．0接口，其控制器芯片選用CYPRESS公司的CY7C68013。CY7C68013遵從USB2．0規范，包括一個(gè)增強型的51內核與8051指令集兼容，USB2．0串行接口引擎SIE、USB收發(fā)器、8．5KB片上RAM、4KBFIFO以及一個(gè)通用可編程接口GPIF。CY7C68013與外設有兩種接口方式：GPIF和SlaveFIFO。GPIF是主機方式，可以由軟件設置讀寫(xiě)控制波形，靈活性很大，幾乎可以對任何8／16bits接口的控制器、存儲器和總線(xiàn)進(jìn)行數據的主動(dòng)讀寫(xiě)，使用非常靈活。而Slave FIFO方式是從機方式，工作方式可設為同步或異步，外部控制器DSP可象對普通FIFO一樣對FX2的多層緩沖FIFO進(jìn)行讀寫(xiě)。本文采取的是Slave FIFO接口方式。電路中CY7C68013作為T(mén)MS320F2812的外設，它采用異步存儲器接口與DSP相連接，上位PC機可以喚醒CY7C68013并對USB芯片。DSP2812將CY7C68013配置在其子空間采用異步讀寫(xiě)方式完成二者之間的數據和命令的交換。
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