用μPSD3234A获取Motorola Oncore的GPS信息

引 言 　　摩托罗拉公司经过近十年的研究，使全球定位系统(GPS)的产品集成度更高，重量更轻。为了适合嵌入式应用而特殊设计的Oncore接收器，体积小(50.8mm× 82.6mm×16.3mm)，平均故障间隔时间(MTBF)高达1 100 000～1 600 000小时，工程师可更快捷地把GPS技术引入OEM(初始设备厂家)的应用中。 1 Motorola Oncore接收器的工作原理 　　 如图1所示，Oncore接收器有8个并行通道，可同时跟踪8颗卫星。Oncore接收器将天线接收的GPS信号进行下变频处理后，得到的中频信号，经过高速模数转换器转换为数字信号。通道分开器把经过数字化处理的中频信号分解后送入8个并行通道，以进行信号检测、码相关、载波跟踪和滤波。 　　　　　　　　 　　经过处理的信号被同步送进定位微处理器单元，这部分电路控制GPS接收器的工作模式和解码，处理卫星数据、测量伪距和伪距增量，以进行位置、速度和时间的计算。Oncore接收器中还有一个能使接收器保持休眠状态的随机存储器，用于保存卫星星历表数据、用户操作参数、历书等信息。当Oncore接收器的电源关闭时，为防止这些信息的丢失，需外接一个+5V的备用电源。为保持实时时钟的时间，也需要外接＋5V电源。 　　Oncore接收器引脚如图2所示。 　　　　　　　　　　　 　　Motorola Oncore接收器有一个TTL串行数据接口。此接口为Oncore接收器和系统控制器间提供主控及数据通道。 　　Oncore接收器的通信接口定义如表1所列。 　　　　　　 2 μPSD3234A介绍 　　μPSD3234A是ST公司推出的嵌入40MHz“8032微控制器核”的PSD产品，被称为“真正的片上系统”。有两个独立的Flash存储器，256KB主Flash存储器和32KB辅Flash存储器。当擦除或写某一存储器时，读操作可在另一存储器内进行，支持远程更新的在应用编程。8KB的SRAM为用户的嵌入式实时操作系统，高级语言编程，通信缓冲器和堆栈提供足够的空间。片内集成有丰富的功能部件：通用I/O口、可编程逻辑电路、管理监控、USB接口、I2C接口、4通道8位 ADC、DDC、5通道PWM。片内的8032微控制器核有2个标准异步通信口，3个16位定时/计数器和2个外部中断。和其它Flash PSD系列一样，μPSD3200系列同样可以通过JTAG ISP 接口进行在系统编程。 3 μPSD3234A与Oncore接收器的接口 　　μPSD3234A的串口0和Oncore接收器的通信接口，均为TTL电平，可以直接通信。在设计之初，可先利用板载μPSD3234A芯片的开发板DK3200搭建硬件电路。为调试方便，μPSD3234A接收到Motorola Oncore接收器的原始信息。通过μPSD3234A的串口1(经电平转换后)送到PC机的RS-232串口，在PC机显示器上同步显示。提取到的位置、时间等信息直接在LCD液晶上显示。连接在PC机并行口的Flash LINK编程器与DK3200开发板上的JTAG口相连，完成JTAG在系统编程。硬件电路原理框图如图3所示。 　　　　　　　　 4 程序设计 　　Motorola Oncore接收器的主串口提供两种数据格式：摩托罗拉二进制格式和NMEA 0183格式。摩托罗拉二进制格式应用于接收器主串口的输入输出，波特率应为9600，无奇偶校验位，1位起始位和1位停止位。所要获取的GPS参数是以@@Ea开头的位置/状态/数据响应信息，以回车换行结束。其格式为： @@Eamdyyhmsffffaaaaoooohhhhmmmmvvhhddtntimsdimsdimsdi msdimsdimsdimsdimsdsC。 其含义为： 日期： m 月 1~12 d 日 1~31 yy 年 1980~2079 时间： h 小时 0~23 m 分 0~59 s 秒 0~60 位置： aaaa 纬度(mas) -324 000 000~324 000 000(-90°~ 90°) oooo 经度(mas) -648 000 000~648 000 000(-180°~ 180°) hhhh 椭球高度(cm) -100 000~1 800 000(-1000.00~18 000.00m) 在所有信息终止的前的一个字节为校验和，是所有信息字节的“异或”。 程序是在Keil uVision2的环境下设计的。 (1)系统初始化 TMOD=0x20; PCON=0x80; SCON=0x50; // 计算定时初值 value=65536-(36000*125L/(24L*9600)); TH1=value; TL1=value; TR1=1; //定时器1为波特率发生器 P3SFS=0x03; //设置LCD的I/O口模式 PSD8xx_reg.VM|=0x80; //定时器0初始化 timer0_init(); //LCD初始化为8位，2行，5×7点阵， //不闪烁，光标关闭 lcd_init(); (2)读取Motorola Oncore接收器信息 　　先识别判断是否为@@Ea开头，若是，将其后的所有字符信息放入org_data[]数组中，以便后面从中提取所需数据。 while(1) { while(!RI); ch=SBUF; if((RI)&&(ch==0x40)) //识别’a’ { RI=0;head[0]=ch; while(!RI); ch=SBUF; if((RI)&&(ch==0x40)) //识别第二个’@’ { RI=0;head[1]=ch; while(!RI); ch=SBUF; if((RI)&&(ch==0x45)) //识别’E’ { RI=0;head[2]=ch; while(!RI); ch=SBUF; if((RI)&&(ch==0x61)) //识别抋? { RI=0;head[3]=ch; for(k=0;k<=72;k++) //将后续72个字符放入org_data[] { while(!RI); org_data[k]=SBUF; RI=0; } } else {RI=0;continue;} } else {RI=0;continue;} } else {RI=0;continue;} } else {RI=0;continue;} } (3)从org_data[]数组中提取所需信息 　　读取的信息都存放在org_data[]数组中，根据@@Ea的格式内容即可定位所需信息的位置。数组中所存放的是二进制数，为了能显示还需将其转换为ASCII码的形式，因此还提供了以下4个函数来实现此功能，分别是：hextobcdtoascii_two(unsigned int hexs_two,unsigned char num_two)、hextobcdtoascii_four(unsigned int hexs_four,unsigned char num_four)、hextobcdtoascii_nine(unsigned long int hexs_nine,unsigned char num_nine)和init_msgbuff(unsigned char *dataptr, unsigned char *buffptr)，其中前3个分别是实现将二进制数转换成两位、四位和九位的ASCII码形式，最后一个函数是实现将代码段中的字符串存入数据存储区内，用以实现将字符串显示在液晶显示器上。 程序运行后，在液晶上显示的结果为： DATE: ?1-01-2004 TIME 爃07:m50:s10 LATITU: 牋0028?44 ?//经度为28°44′，因为表示度的小圆圈不好显示,所以用问号?表示度。 LONGIT: 牋0115?51 ?//纬度为115°51′ HIGH: 牋 0145 牋ft ?//高度为145英尺 结 语 　　在需要实时、准确地获取空间位置和时间信息的场合，如环境监测与保护工程、交通调度等，该设计可嵌入到此类远程移动监控系统中。 　　　　　　　　　　　　　　　　参考文献 1 北京卫信杰科技发展有限公司. GT/UT ONCORE 用户手册 2 武汉力源信息技术服务有限公司. μPSD3200系列设计指南 3 郑金吾, 朱兴昌. GPS接收机与PC机串行通信技术的开发与应用. 测控技术，2000(8) 4 STMicroelectronics. Design Guide μPSD3200 Family 张永贤：讲师，主要从事自动控制应用与研究。