摘要 介绍Motorola Oncore接收器和μPSD3234A在嵌入式应用的优势,及μPSD3234A与Motorola Oncore接收器的硬件接口与软件程序设计。

关键词 Motorola Oncore接收器 μPSD3234A 51内核 GPS信息

　　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。

图1  Oncore接收器功能方块图

　　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。

图2  Oncore接收器引脚示意图

　　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。

表1

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。

图3  硬件电路框图

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<CR><LF>结束。其格式为：

@@EamdyyhmsffffaaaaoooohhhhmmmmvvhhddtntimsdimsdimsdimsdimsdimsdimsdimsdsC<CR><LF>。
　　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<CR><LF>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 07:m50:s10
　　LATITU: 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: 0115?51 ?//纬度为115°51′
　　HIGH:  0145 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。