基于獨立DSP平臺的實時衛(wèi)星導(dǎo)航接收機的設(shè)計
目前，衛(wèi)星定位系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，中國、歐盟和日本等國都在積極發(fā)展自己獨立的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。自1980年第一臺商品GPS信號接收機問世以來，GPS信號接收機不斷更新?lián)Q代，目前的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機主要由專用集成芯片（ASIC）搭建而成，擁有集成度高、速度快的優(yōu)點。但隨著衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)現(xiàn)代化的開展，在軌飛行的導(dǎo)航衛(wèi)星日漸增多，衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用趨于多樣化，固定的硬件結(jié)構(gòu)難以完成快速系統(tǒng)更新，暴露出硬件接收靈活度低、升級昂貴的弱點。而軟件接收機通常是通過下變頻芯片將衛(wèi)星導(dǎo)航信號降到較低的中頻，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器對信號進行數(shù)字化，接收機的捕獲、跟蹤、定位等功能則由軟件在通用的信號處理平臺上實現(xiàn)，易于在現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行性能升級和功能擴展。
從目前研究現(xiàn)狀來看，軟件接收機的實現(xiàn)大多基于PC機或FPGA/DSP組合平臺[1]。而FPGA平臺雖然是一個可編程的平臺，但其靈活性和擴展性與純軟件相比仍然有所欠缺，而DSP通常在此平臺中僅實現(xiàn)定位解算功能。因此，實現(xiàn)基于獨立DSP平臺的通用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機是一項十分有意義的工作，可以極大程度地擴展軟件接收機的靈活性。本文主要探討基于獨立DSP的軟件接收機平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計，討論如何在現(xiàn)有DSP平臺上提供多星座衛(wèi)星導(dǎo)航軟件接收機支持，同時分析系統(tǒng)自舉引導(dǎo)功能的實現(xiàn)和基于DSP/BIOS操作系統(tǒng)的軟件接收機任務(wù)調(diào)度管理。
1 接收機平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計
GNSS軟件接收機平臺采用模塊化設(shè)計，可以分為中頻數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、結(jié)果輸出模塊和電源及復(fù)位模塊。本文所設(shè)計的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機硬件系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。
基本的工作原理：由射頻前端GP2015對天線接收的信號進行下變頻，輸出模擬中頻信號，ADC對中頻信號進行采樣和量化，然后傳輸?shù)絋MS320C6416DSP進行相關(guān)的運算處理，完成衛(wèi)星信號的捕獲、跟蹤和定位解算等功能，最后將解算的結(jié)果通過輸出模塊傳送到顯示終端顯示定位結(jié)果及相關(guān)信息。
1.1 TMS320C6416簡介
TMS320C6416是TI公司推出的高性能定點DSP[2]，其時鐘頻率可達1 GHz，最高處理能力為8 000 MIPS，軟件與C62X完全兼容，采用先進的甚長指令結(jié)構(gòu)(VLIW)的DSP內(nèi)核有6個ALU(32/40bit)，每個時鐘周期可以執(zhí)行8條指令，所有指令都可以條件執(zhí)行。該DSP采用二級緩存結(jié)構(gòu)，一級緩存(L1)由128 Kbit的程序緩存和128 Kbit的數(shù)據(jù)緩存組成，二級緩存（L2）為8 Mbit，有2個擴展存儲器接口(EMIF)，1個為64 bit(EMIFA)，1個為16 bit(EMIFB)，可以提供64條獨立的DMA通道[3]。
