基于單片式定位芯片在無線信息測距中的研究

王曉利

（寶雞文理學院電子電氣工程系，陜西寶雞，721016）

0 引言

目前，高速公路以其同向性、封閉性和快捷性，給經濟建設和社會發展帶來巨大效益的同時，卻存在著極大的事故風險。據不完全統計，近五年汽車追尾碰撞呈現多發態勢，數量占我國高速公路事故的三成以上，其中連環追尾碰撞所造成的人生傷亡慘烈程度為各類事故之首。故降低追尾事故的發生率，會給高速路上人身和財產安全帶來極大的保障，本文以新的設計思路針對汽車安全測距無線信息傳輸提出具有實用意義的解決方法。

1 CXD2951GA-2單片式定位芯片

1.1 CXD2951GA-2性能介紹

CXD2951GA-2是基于衛星測量系統GPS單芯片的LSI(大規模集成電路)，這個LSI的單芯片系統配置可實現低成本，低功耗的無線傳輸方式。

與傳統的方法比較，位置檢測時間和靈敏度在使用先進的信號處理計劃可大幅度改善，與整合雙發的無線電和基塊構成一個單一的COMS集成電路，CXD2951GA-2是理想的應用在汽車，手機，手持式導航，移動電腦和其他基于位置的應用場合。

1.2 CXD2951GA-2內部結構

CXD2951GA-2有12個頻道GPS，可同時接收12顆衛星信號；其接收頻率可達到1575.42MHz；參考時鐘頻率為18.414MHz（GPS, Sony 標準）主要應用獨特的工作頻率；具有32位的精簡指令集（RISC）CPU(ARM7TDMI)和288K字節的可編程ROM、72K字節的讀寫數據RAM；其電源管理實現了系統化，具有通用非同步首發傳輸器；可采用視圖定位，傳輸格式支持NEMA-0183協議并支持輔助的GPS蜂窩系統。其內部結構如圖1所示。

1.3 CXD2951GA-2無線通信模塊

無線模塊框圖2顯示芯片的射頻部分，該信號從RFINport（pin47）引出，被放大混合降低到2MHz的正弦和余弦正交混合的中頻器中，波段圖像輸出通過濾波和該信號再一次被混合降低到第二個有1MHz的相關設置的正交混合的中頻器中，該信號轉換為由實時和預設組成，第二個中頻混合的圖像信號被最后一個帶通濾波器恢復，這個實時信號將最后一次被放大并傳輸到數字基帶處理單元。為了提供持續的內部頻率，TCXO頻率可實時對電路進行計數，內部鎖相環（PLL）自動的提供正確的頻率，使得射頻混合和基帶處理正常操作。

2 CXD2951GA-2單片式定位芯片與SCM通訊流程

2.1 系統總體程序設計

無線信息傳輸需要衛星定位信息的接收，汽車信息的接收和播發，汽車間距的計算顯示報警三大程序模塊。主流程圖如圖3所示。

2.2 GPS數據接收中斷服務程序設計

由于GPS芯片每秒鐘向外發出1個同步秒脈沖信號PPS和1個串定位、速度和時鐘信號，所以單片機采用外部中斷方式每秒鐘接收一次GPS信號，GPS芯片的輸入輸出按照NMEA

圖2 CXD2951GA-2的無線

圖3 系統總流程圖

圖4 GPS數據接收中斷服務流程圖

通信格式，系統需要讀取GPS空間定位和速度數據，1條$GPRMC語句中內含13條記錄：語句標識頭、世界時間、定位狀態、緯度、緯度方位、地面速度、地面線路、日期、磁偏角、校驗和結束標記，共占70Bit。GPS數據的接收在中斷服務程序中進行，流程圖如圖4所示。

3 系統軟件模塊化設計

3.1 GPS中斷處理子程序

I0_GPS4800:

CLR EX0 ;關中斷INT0

LCALL GPS4800 ;調用GPS4800子程序

JB Fg_Receive_Over,I0_GPS4800_Next;判斷Fg_Receive_Over，當數據接收完標志為1時跳到I0_GPS4800_Next;否則，開中斷INT0

SETB EX0

JMP I0_GPS4800_Reti

I0_GPS4800_Next:

CLR EX0

I0_GPS4800_Reti:

RETI ;中斷返回

3.2 GPS無線傳輸的中斷主程序

MAIN:

MOV SP, #70H;

ANL TMOD, #0F0H

ORL TMOD, #02H ;設置定時器T0工作在方式2

ANL TCON, #0FEH;

ORL TCON, #01H ;設置外部中斷INT0為跳沿觸發方式；

MOV Receive_Frame_Count,#0 ;對幀頭接收字節個數計數器清零

CLR Fg_Receive_Frame ;對幀頭接收標志清零

CLR Fg_Receive_Over ;對數據接收完標志清零

MOV TH0,#40H

MOV TL0,#40H

;每一位的延續時間T=1/4800=2.08*(10-4)S;定時器記數次數N=T/t=192

;t=1/(11059200/12)s,所以定時器初值=256-192=64=40H

SETB EX0 ;打開外部中斷INT0

SETB EA ;打開中斷

NEXT1: JMP $

END

4 結束語

該系統主要解決了在高速路公路上建立起一種無線通訊機制的問題，運用GPS技術有效地使自車和鄰車進行無線信息傳輸，預防了追尾事故的發生。隨著我國高速公路以及現代通信技術的迅猛發展，運用無線通信技術解決高速路段追尾問題將會越來越多，除了汽車電子，在導航、移動通信、計算機網絡、智能樓宇等設計中也會得到廣泛應用。

圖1 CXD2951GA-2的內部結構圖

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