北京郵電大學(xué) 王欣 孫百生

     at91sam9261 是atmel公司新推出的arm9 32位處理器。將它與常用的32位處理器s3c2410作一個(gè)簡(jiǎn)單比較,以說明它的優(yōu)越性能。at91sam926l采用了arm926ej-s內(nèi)核并外擴(kuò)了dsp指令設(shè)備和jazellejava加速器。在工作頻率為180 mhz的情況下,其運(yùn)算速度為200 mips。$3c2410采用的是arm920t內(nèi)核,雖然它的主頻最高可達(dá)200 mhz,但在處理諸如乘加指令時(shí)沒有at91sam9261快,尤其在處理流媒體數(shù)據(jù)時(shí)更為明顯。

     at91sam9261具有32 kb的r()m和160 kb的sram，還有新增的2個(gè)16 kb的數(shù)據(jù)緩存和指令緩存，32個(gè)i/o口,支持lcd和usb設(shè)備以及i2c總線接口和多媒體通信接口,所以開始的引導(dǎo)程序可以選擇放在內(nèi)部rom,從而提高運(yùn)行速度。160 kb的內(nèi)部sram在播放流媒體數(shù)據(jù)時(shí)起到了很好的幀緩沖作用。s3c2410采用的是nand flash啟動(dòng)引導(dǎo),內(nèi)部無sram。另外，at91sam9261 發(fā)揮了arm926ej-s緊密式耦合內(nèi)存架構(gòu)的優(yōu)勢(shì),讓傳統(tǒng)(非高速緩存)sram直接連接到arm處理器上而不會(huì)出現(xiàn)滯后情況。這樣強(qiáng)大的處理能力使其應(yīng)用于gps系統(tǒng)中游刃有余。

     at91sam9261結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示,內(nèi)部支持lcd控制器、串行通信口(包括usb從機(jī)模塊、uart、spi以及i2c)和多媒體通信口;另外,還提供一個(gè)用于調(diào)試的jtag接口。功耗方面，at 91sam9261待機(jī)電流僅為2.5μa;s3c2410為8～50 μa,工作頻率為500 hz時(shí),電流消耗為400弘a。在工業(yè)級(jí)溫度范圍內(nèi)，at91sam9261處理器性能達(dá)200 mips時(shí)，即使所有外設(shè)開啟，其工作電流也僅僅是65 ma，而此時(shí)$3c2410的電流約為200 ma。

     現(xiàn)在，雖然市面上arm處理器品種眾多，如主流的a2xx系列，它們的處理速度比at91sam9261高；但是at91sam9261價(jià)格便宜，功耗低，又能滿足本身設(shè)計(jì)需要，所以選擇at91sam9261比較合適。

     2 gps接收機(jī)硬件設(shè)計(jì)

     2.1 接收機(jī)系統(tǒng)原理和結(jié)構(gòu)

     如圖2所示，用戶設(shè)備部分由以下幾個(gè)模塊組成：核心硬件電路、gps模塊、液晶 屏和觸摸屏、pc主機(jī)和音頻設(shè)備等。

     圖3所示核心硬件電路以at91sam926l應(yīng)用處理器為核心，使用2片16位的sdram配置成32位寬度的高性能存儲(chǔ)器，這樣在讀取數(shù)據(jù)時(shí)就可以以4字節(jié)為1個(gè)單位，從而加快數(shù)據(jù)的讀取速度。選用16m×16位閃存存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)wince操作系統(tǒng)和電子地圖信息。引導(dǎo)程序的啟動(dòng)可以選擇從內(nèi)部rom或者外部rom，采用外部引導(dǎo)程序啟動(dòng)時(shí)，可以外擴(kuò)dataflash通過串121或以太網(wǎng)下載引導(dǎo)程序啟動(dòng)。實(shí)際上，datafiash是一個(gè)eepr()m結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器，將npcs0片選信號(hào)連接f1]dataflash的cs中，使系統(tǒng)一開始時(shí)尋址到的ox00地址正好是dataflash的0x00地址，從而啟動(dòng)bootloader。

     用戶設(shè)備的顯示部分是一個(gè)帶有3．5寸觸摸屏的 lcd.lcd電路包括lcd時(shí)序電路、lcd電源、背光電源電路。電源輸出(這里以滿足sharjplq035qi7dh01為例)，需要＋15∨、＋5∨和－10∨的直流電源電壓以及由pwm控制的＋21∨∽＋25∨背光電源。在調(diào)試這幾個(gè)電源電路時(shí)要注意以下幾點(diǎn):由于輸出電壓比較高，應(yīng)避免輸出引腳和其他元件短接以免發(fā)生短路。②充電泵整流器的帶負(fù)載能力有限，用于濾波的電容容抗不能太大。建議用陶瓷電容。③lcd部分的電流輸出不是很大(4 ma)，pcb的布局可以盡量緊湊；但led電源pcb要考慮散熱性能(因?yàn)檩敵龅碾娏鞔蠹s為20 ma)，并且盡量遠(yuǎn)離控制信號(hào)線.

     2.2 gps模塊介紹

     gps模塊是atmel公司提供的。gps模塊采用的是串行輸出，只要2個(gè)串行信號(hào)線就可以完成較精確的差分衛(wèi)星定位。gps模塊的支持電壓為2．7～3．3 v，功率小于100 mw／h。gps模塊由變頻器模塊(atr0600)、信號(hào)相關(guān)模塊(atr0610)、微處理器模塊(atr0620)組成。圖4為gps模塊結(jié)構(gòu)框圖。

     2.3 gps模塊的pob設(shè)計(jì)

     gps接收機(jī)前端為rf模塊。由于含有射頻信號(hào)，因此其pcb設(shè)計(jì)相對(duì)中低頻信號(hào)的pcb 板來說要困難得多�？偨Y(jié)筆者設(shè)計(jì)時(shí)遇到的困難及需要注意的事項(xiàng)，可以得到以下幾點(diǎn)啟示:

     ①射頻濾波器只有在位于天線與射頻濾波器之間的微波傳送帶的特征阻抗為50 q的情況 下才能正常工作。該傳送帶特征阻抗是pcb介質(zhì)層間厚度為h、介電常數(shù)為εr、導(dǎo)線厚度為t，以及導(dǎo)線寬度為w的函數(shù)，所以在pcb板上放置該段導(dǎo)線時(shí)應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的函數(shù)精確計(jì)算出微波傳送帶的寬度。該函數(shù)關(guān)系式為：

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