GPS軟件接收機信號實時接收與傳輸技術

摘要 基于GP2015射頻芯片和TMS320C6713 I)SP處理器，提出了一種GPS軟件接收機信號實時接收及傳輸的基本方案。介紹了射頻前端的基本構造以及它與DSP進行高速實時傳輸的接口方案，并且重點描述了一種基于EDMA數據傳輸方式的實現及完整的軟件設計流程。本方案利用EDMA在CPU后臺高效地實現存儲空間的數據搬移，減少對CPU的使用，提高了平臺運行速度，滿足GPS軟件接收機高速實時性要求。
關鍵詞 GPS軟件接收機 TMS320C6713 實時 乒乓緩存

引 言
近些年來，GPS全球定位系統在城市交通、導航、氣象、土地測量測繪以及軍隊現代化建設等各個領域都發揮了重要的作用。相較于傳統的GPS接收機射頻前端和信號處理部分由專用芯片來實現，軟件接收機以FPGA、DSP等硬件平臺作為基礎，將GPS信號量化成數字信號，通過可移植的軟件算法來實現各種功能。
在GPS軟件接收機中，經射頻前端(RF)將高頻衛星信號3級下變頻至中頻信號，再交由DSP進行基帶算法和導航解算處理。接收機對信號接收和傳輸的連續性和實時性要求很高。TI公司C67系列的DSP具有豐富的外設，其中增強型直接存儲器訪問(EDMA)和多通道緩沖串口(MCBSP)是其無需CPU的參與就能夠完成GPS衛星數據實時傳輸的重要環節。

1 信號接收及傳輸方案
本系統采用TMS320C6713 DSP作為系統的核心處理器。射頻前端選用ZARLINK公司的GP2015芯片完成信號的相關濾波、下變頻以及A／D采樣。在GP2015和DSP之間采用1片FPGA芯片EPlC3T144C8N進行相關的邏輯控制，如圖1所示。接收機天線接收端的衛星信號功率約為2．7×10-6w，信噪比較低，必須先經過由有源天線和射頻濾波器組成的前置濾波器模塊，對頻率為1 575．42 MH2的L1波段信號進行濾波，去除噪聲及其他干擾。射頻前端芯片選用ZARLINK公司的GP2015，一款針對GPS接收機的主流芯片。芯片本身使用溫補晶振，通過1．4 GHz的PLL環路，產生3路本地載波信號對天線接收的高頻信號實現3級變頻：1 575．42 MHz→175．42 MHz→35．42 MHz→4．309 MHz，最后對4．309 MHz的模擬信號用5．714MHz的采樣頻率進行A／D轉換得到SIGN、MAG兩路信號，其中心頻率落在1．405 MHz上。DSP使用MCBSP接收2路信號，再通過EI)MA從MCBSP的接收寄存器中取得數據，轉存至指定外部存儲器，以供CPU調用處理。

2 DSP 硬件設備設置
2．1 MCBSP設置
TMS320C6713提供2個MCBSP端口，可以與工業標準的編／解碼器、AICS(模擬接口芯片)以及其他串行A／D、D／A接口實現全雙工串行通信。MCBSP提供了雙緩存的發送寄存器和三緩存的接收寄存器，允許連續的數據流傳輸。