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(jīng)濟建設和社會發(fā)展帶來巨大效益的同時，卻存在著極大的事故風險。據(jù)不完全統(tǒng)計，近五年汽車追尾碰撞呈現(xiàn)多發(fā)態(tài)勢，數(shù)量占我國高速公路事故的三成以上，其中連環(huán)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(fā)生率，會給高速路上人身和財產(chǎn)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(wèi)星測量系統(tǒng)GPS單芯片的LSI(大規(guī)模集成電路)，這個LSI的單芯片系統(tǒng)配置可實現(xiàn)低成本，低功耗的無線傳輸方式。

與傳統(tǒng)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(fā)的無線電和基塊構(gòu)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(nèi)部結(jié)構(gòu)

CXD2951GA-2有12個頻道GPS，可同時接收12顆衛(wèi)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(jié)的可編程ROM、72K字節(jié)的讀寫數(shù)據(jù)RAM；其電源管理實現(xiàn)了系統(tǒng)化，具有通用非同步首發(fā)傳輸器；可采用視圖定位，傳輸格式支持NEMA-0183協(xié)議并支持輔助的GPS蜂窩系統(tǒng)。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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?shù)綌?shù)字基帶處理單元。為了提供持續(xù)的內(nèi)部頻率，TCXO頻率可實時對電路進行計數(shù)，內(nèi)部鎖相環(huán)（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(tǒng)總體程序設計

無線信息傳輸需要衛(wèi)星定位信息的接收，汽車信息的接收和播發(fā)，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(shù)據(jù)接收中斷服務程序設計

由于GPS芯片每秒鐘向外發(fā)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(tǒng)總流程圖

圖4 GPS數(shù)據(jù)接收中斷服務流程圖

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

3 系統(tǒng)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(diào)用GPS4800子程序

JB Fg_Receive_Over,I0_GPS4800_Next;判斷Fg_Receive_Over，當數(shù)據(jù)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?shù)闹袛嘀鞒绦?/h3>

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(fā)方式；

MOV Receive_Frame_Count,#0 ;對幀頭接收字節(jié)個數(shù)計數(shù)器清零

CLR Fg_Receive_Frame ;對幀頭接收標志清零

CLR Fg_Receive_Over ;對數(shù)據(jù)接收完標志清零

MOV TH0,#40H

MOV TL0,#40H

;每一位的延續(xù)時間T=1/4800=2.08*(10-4)S;定時器記數(shù)次數(shù)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(jié)束語

該系統(tǒng)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(shù)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(fā)生。隨著我國高速公路以及現(xiàn)代通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，運用無線通信技術(shù)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(wǎng)絡、智能樓宇等設計中也會得到廣泛應用。

圖1 CXD2951GA-2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

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