軟件接收機的GPS信號實(shí)時(shí)采集方案設計

摘要：針對軟件GPS接收機的實(shí)時(shí)數據采集需求，提出一種基于TMS320C6416 McBSP、EDMA、中斷和外部擴展SDRAM的GPS實(shí)時(shí)數據采集方案；重點(diǎn)闡述射頻前端NJl006AK、TMS320C6416構成的硬件接收電路，以及McBSP、SDRAM、EDMA乒乓緩存的采集配置過(guò)程。該方案不僅滿(mǎn)足了GPS軟件接收機信號采集嚴苛的實(shí)時(shí)性要求，而且增強了處理器實(shí)時(shí)處理能力。
關(guān)鍵詞：GPS；實(shí)時(shí)數據采集；多通道緩沖串口；EDMA；TMS320C6416；NJ1006AK

引言
軟件GPS接收機具有較高靈活性和可擴展性，是快速實(shí)現算法驗證、研制原型接收機的重要手段。GPS信號的實(shí)時(shí)采集是軟件GPS接收機各種功能實(shí)現的前提。本文設計了一種軟件GPS接收機實(shí)時(shí)信號采集方案。該方案以McBSP接收射頻前端NJl006AK數字化輸出，通過(guò)McBSP事件驅動(dòng)EDMA在外部擴展sDRAM中進(jìn)行乒乓緩存，并通過(guò)ms中斷(即1 ms中斷1次)與基帶算法同步數據，很好地滿(mǎn)足了軟件GPS接收機信號采集的需要。

1 基于DSP的實(shí)時(shí)采集方案
軟件GPS接收機作為軟件無(wú)線(xiàn)電的典型應用，其本身具有很高的數據采樣率和基帶算法帶來(lái)的巨大運算量，跟蹤環(huán)節還要求提供實(shí)時(shí)連續采樣的GPS信號。這就要求處理器在實(shí)時(shí)運算的同時(shí)，對GPS信號進(jìn)行高速、連續、實(shí)時(shí)的采集。軟件GPS接收機中的運算目前主要由DSP實(shí)現，本文采用TMS320C6416作為核心處理器，在為基帶處理提供支持的同時(shí)，利用其McBSP、EMDA、EMIF片內外設，配合Nemerix公司的NJ10-06AK和相關(guān)接口電路完成對GPS信號實(shí)時(shí)、連續的采集，其結構如圖1所示。

來(lái)自天線(xiàn)的1 575．42 MHz GPS信號直接進(jìn)入集成了LNA的射頻接收前端NJl006AK，完成射頻信號的濾波、放大、下變頻，數字化輸出2位并行數據，經(jīng)并串轉換電路后進(jìn)入TMS320C6416。TMS320C6416通過(guò)McBSP和EDMA配合完成數據的搬移，通過(guò)EMIF接口擴展SDRAM完成數據的存儲。McBSP接收串行數據為連續的32位字，并在每個(gè)32位字接收完成時(shí)，通過(guò)McBSP接收事件觸發(fā)EDMA完成接收32位字到外部擴展SDRAM的搬移。為了保證實(shí)時(shí)數據的連續接收和同步，McBSP接收事件對應。EMDA通道分別在SDRAM內開(kāi)辟2個(gè)1 ms數據空間緩沖區，并通過(guò)鏈接配置為乒乓緩存操作。當一個(gè)緩沖區搬移操作結束時(shí)，EDMA切換到另一個(gè)緩沖區并發(fā)出EDMA中斷，通知CPU ms數據采集完畢，實(shí)現采集數據與基帶處理同步。

2 系統硬件設計
2．1 射頻接收電路
NJl006AK是Nemerix公司推出的雙超外差GPS射頻前端接收芯片。它內部集成了LNA，具有可通過(guò)引腳設置的本振頻率，同時(shí)可直接與有源或者無(wú)源天線(xiàn)對接。采用NJl006AK配合無(wú)源天線(xiàn)完成射頻信號的接收、處理，其電路如圖2所示。