AT91SAM9261在GPS接收机中的应用
北京邮电大学 王欣 孙百生
AT91SAM9261 是Atmel公司新推出的ARM9 32位处理器。将它与常用的32位处理器S3C2410作一个简单比较,以说明它的优越性能。AT91SAM926l采用了ARM926EJ-S内核并外扩了DSP指令设备和JAzELLEJava加速器。在工作频率为180 MHz的情况下,其运算速度为200 MIPS。$3C2410采用的是ARM920T内核,虽然它的主频最高可达200 MHz,但在处理诸如乘加指令时没有AT91SAM9261快,尤其在处理流媒体数据时更为明显。
AT91SAM9261具有32 KB的R()M和160 KB的SRAM,还有新增的2个16 KB的数据缓存和指令缓存,32个I/O口,支持LCD和USB设备以及I2C总线接口和多媒体通信接口,所以开始的引导程序可以选择放在内部ROM,从而提高运行速度。160 KB的内部SRAM在播放流媒体数据时起到了很好的帧缓冲作用。S3C2410采用的是NAND Flash启动引导,内部无SRAM。另外,AT91SAM9261 发挥了ARM926EJ-S紧密式耦合内存架构的优势,让传统(非高速缓存)SRAM直接连接到ARM处理器上而不会出现滞后情况。这样强大的处理能力使其应用于GPS系统中游刃有余。
AT91SAM9261结构框图如图1所示,内部支持LCD控制器、串行通信口(包括USB从机模块、UART、SPI以及I2C)和多媒体通信口;另外,还提供一个用于调试的JTAG接口。功耗方面,AT 91SAM9261待机电流仅为2.5μA;S3C2410为8～50 μA,工作频率为500 Hz时,电流消耗为400弘A。在工业级温度范围内,AT91SAM9261处理器性能达200 MIPS时,即使所有外设开启,其工作电流也仅仅是65 mA,而此时$3C2410的电流约为200 mA。
现在,虽然市面上ARM处理器品种众多,如主流的PXA2XX系列,它们的处理速度比AT91SAM9261高;但是AT91SAM9261价格便宜,功耗低,又能满足本身设计需要,所以选择AT91SAM9261比较合适。
2 GPS接收机硬件设计
2.1 接收机系统原理和结构
如图2所示,用户设备部分由以下几个模块组成：核心硬件电路、GPS模块、液晶 屏和触摸屏、PC主机和音频设备等。
图3所示核心硬件电路以AT91SAM926l应用处理器为核心,使用2片16位的SDRAM配置成32位宽度的高性能存储器,这样在读取数据时就可以以4字节为1个单位,从而加快数据的读取速度。选用16M×16位闪存存储器,用于存储WinCE操作系统和电子地图信息。引导程序的启动可以选择从内部ROM或者外部ROM,采用外部引导程序启动时,可以外扩DataFlash通过串121或以太网下载引导程序启动。实际上,DataFIash是一个EEPR()M结构的存储器,将NPCS0片选信号连接f1]DataFlash的CS中,使系统一开始时寻址到的Ox00地址正好是DataFlash的0x00地址,从而启动Bootloader。
用户设备的显示部分是一个带有3．5寸触摸屏的 LCD.LCD电路包括LCD时序电路、LCD电源、背光电源电路。电源输出(这里以满足SHARJPLQ035QI7DH01为例),需要＋15∨、＋5∨和－10∨的直流电源电压以及由PWM控制的＋21∨∽＋25∨背光电源。在调试这几个电源电路时要注意以下几点:由于输出电压比较高,应避免输出引脚和其他元件短接以免发生短路。②充电泵整流器的带负载能力有限,用于滤波的电容容抗不能太大。建议用陶瓷电容。③LCD部分的电流输出不是很大(4 mA),PCB的布局可以尽量紧凑;但LED电源PCB要考虑散热性能(因为输出的电流大约为20 mA),并且尽量远离控制信号线.
2.2 GPS模块介绍
GPS模块是Atmel公司提供的。GPS模块采用的是串行输出,只要2个串行信号线就可以完成较精确的差分卫星定位。GPS模块的支持电压为2．7～3．3 v,功率小于100 mW／H。GPS模块由变频器模块(ATR0600)、信号相关模块(ATR0610)、微处理器模块(ATR0620)组成。图4为GPS模块结构框图。
2.3 GPS模块的POB设计
