基于獨(dú)立DSP平臺(tái)的實(shí)時(shí)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的設(shè)計(jì)

　　在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用ADI公司的高速A/D轉(zhuǎn)換器AD9283實(shí)現(xiàn)模擬中頻信號(hào)到數(shù)字中頻信號(hào)的轉(zhuǎn)化。由于接收到的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)能量比噪聲信號(hào)能量低約為20 dB，因此量化位數(shù)的高低對(duì)檢測(cè)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的影響是有限的，若采用高位數(shù)量化會(huì)增加數(shù)據(jù)運(yùn)算量和系統(tǒng)的復(fù)雜度，通常的商用接收機(jī)大多采用1 bit或2 bit量化。本設(shè)計(jì)中量化位數(shù)為1 bit和2 bit可選配置。經(jīng)過ADC數(shù)字化的中頻信號(hào)送到DSP的McBSP0和McBSP2端口，并隨后觸發(fā)EDMA事件,完成數(shù)據(jù)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(hào)，將8 bit同步減法計(jì)數(shù)器74HC40103D設(shè)計(jì)成32進(jìn)制計(jì)數(shù)器對(duì)采樣時(shí)鐘進(jìn)行分頻來產(chǎn)生幀同步信號(hào)，實(shí)現(xiàn)串并數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。為避免因負(fù)載過多時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)能力不足，采用了可配置時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)芯片CY2308作為時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。圖3所示為多星座數(shù)據(jù)采集的硬件連接原理圖。

　　為避免數(shù)據(jù)丟失，采用乒乓緩存的方法緩沖采集到的數(shù)據(jù)流,在DSP的片上內(nèi)存為每個(gè)McBSP通道開設(shè)乒緩沖區(qū)和乓緩沖區(qū)。以12 MHz、1 bit采樣為例，在片上內(nèi)存開辟2個(gè)30 KB的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，即每個(gè)緩沖區(qū)能夠存放20 ms的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)運(yùn)行后，EDMA控制器先將McBSP0采集到的數(shù)據(jù)寫入乒緩沖區(qū)，20 ms后乒緩沖區(qū)滿，EDMA控制器向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，對(duì)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理。同時(shí)，EDMA向乓緩沖區(qū)寫數(shù)據(jù)，這樣通過不斷的乒乓切換完成數(shù)據(jù)的緩沖存儲(chǔ)。
1.3 查找表數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理
　　在捕獲、跟蹤中需要用到大量查找表，為了降低接收機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間，直接把這些數(shù)據(jù)表格作為固件燒入到Flash中，而不用每次都由DSP通過程序重新生成。所有查找表需要約15 MB的空間，為了降低存儲(chǔ)空間，使用LZW無損壓縮算法進(jìn)行壓縮至約2 MB。系統(tǒng)初始化時(shí),DSP先讀取Flash中的數(shù)據(jù)表格，然后執(zhí)行解壓程序?qū)ζ浣鈮?，并存于片外的SDRAM中提供給接收機(jī)做運(yùn)算時(shí)調(diào)用。
　　本設(shè)計(jì)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(yùn)行過程中對(duì)實(shí)時(shí)性要求較低的數(shù)據(jù)段和查找表分配到SDRAM中?？偩€運(yùn)行在166 MHz的高速狀態(tài)，由專用的可配置的時(shí)鐘芯片ICS525對(duì)50 MHz的時(shí)鐘倍頻產(chǎn)生。
1.4 定位結(jié)果輸出模塊
　　衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)需要周期性地輸出定位結(jié)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即可滿足要求。為了能夠?qū)⒔Y(jié)果在顯示設(shè)備上顯示，數(shù)據(jù)的輸出需要兼容NMEA0183協(xié)議，因此需要將McBSP口擴(kuò)展成符合RS-232標(biāo)準(zhǔn)的異步串行接口。
　　將DSP的McBSP端口的工作模式設(shè)為SPI模式作為主設(shè)備，直接與MAX3111進(jìn)行連接，DSP通過執(zhí)行相關(guān)的指令，設(shè)置MAX3111的相關(guān)控制字，完成波特率、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)等的設(shè)定，然后向MAX3111輸出有效信息，利用其片內(nèi)的轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)UART到RS-232格式及電平的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)DSP與RS-232設(shè)備進(jìn)行異步數(shù)據(jù)傳輸。