GPS是“Global Positioning System”，即“全球定位系統”的簡稱。GPS系統具有定位精度高、全天候、實時性、測站無須通視、使用方便等優點，並且所有結果均通過數據來實現，便於數字化管理。所以GPS已被廣泛用於社會生活的各個領域，如工程、交通、氣象、國防、水利、環保、安全保衛、定時等。
screen.width-460)this.width=screen.width-460">自1994年美國全球定位系統（GPS）全部建成並投入運行以來。這一技術在短短的四年中，發展極爲迅速。各種檔次和型號的接收機應運而生，並投放市場。GPS的應用也進入與定位有關的領域，獲得了巨大的經濟效益和社會效益。我國從20世紀80年代起開始引進GPS接收機及其技術，目前GPS在我國也得到了全面廣泛地應用。
GPS全部建成以後，它將晝夜不停地發送導航定位信息，在地球的任何地方和任何時間實現定位，其中最重要的設備就是用戶接收機。GPS接收機是被動式全天候系統，只收不發信號，故不受衛星系統和地面控制系統的控制，用戶數量也不受限制。GPS接收可以按照不同的要求進行分類，但總體來說分兩大類：導航型和測地型。
導航型接收機結構簡單、體積小、精度低、耗電省、價格便宜。一般採用單頻C/A碼僞碼接收技術，定位精度幾十米，常用於航空、航海和陸地的實時導航中。
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1 iTrax02 GPS接收機的性能特點
iTrax02 GPS接收機模塊是芬蘭FastraX公司生產 的超低功耗、極小體積的接收機模塊。它適宜於便攜式、手提式設備，只要求簡單的外圍電路，佔用空間小，工件時間長。iTrax02 GPS接收機模塊的內部結構框圖如圖1所示。其主要性能特點如下：
*極小的PCB封裝體積（26mm×26mm×4.7mm，包括射頻部分和模塊系統對外接口）；
*超低功率損耗，在連續工作狀態下[email protected]；
*12信道並行接收機；
*集成了20針QLP封裝的射頻前端芯片UN8021和144針BGA封裝的基帶處理芯片NU8031；
*0.35Ucmos技術的標準ASIS（Application Specific Integrated System）結構；
*極快信號獲取的專門搜索引擎；
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*獨有的、超低功耗、32MIPS、集成的16位DSP核；
*實時操作系統控制（VSDSP RTOS）下類似於RISC的應用編程；
*通用小型系統連接器（包括射頻和I/O口）；
*片上存儲器（X/Y數據和程序SRAM）；
*低功耗實時時鐘；
*16位通用輸入輸出口（GPIO），2個通用異步收發器（UART），擁有SPI總線接口；
*雙脈衝檢測輸入。
iTrax02接收模塊共有40個引腳。
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2 iTrax02 GPS接收機的接口信號
2.1 SPI接口
對iTrax02 GPS接收機來說，提供的SPI接口主要用於兩個目的：①可用於通過外部的EEPROM來啓動接收機；②控制射頻前端芯片uN8021。對iTrax02來說，基帶處理芯片uN8031永遠是主設備，而其它有SPI接口的設備永遠是從設備。
當通過外部的EEPROM來啓動接收機時，實際數據或命令的時序關係如圖2所示。
2.2 UART接口
iTrax02接收芯片帶有2個UART接口，這2個接口支持不同的協議，均可用於串行通信。UART0口支持FastraX公司自行開發的iTALK協議，數據率是115.2kbps；UART1口支持通用的無線電NMEA協議，數據率是4.8kbps。iTrax02接收芯片是早期版本支持iTALK協議，新的版本統一改爲支持NMEA協議。
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2.3 GPIO接口信號
與外部接口有一個16bit的GPIO口可用，每一個GPIO信號都可以編程產生中斷。一些GPIO接口信號是iTrax02 GPS接收機內部保留信號引腳，GPIO14和GPIO15內部保留用於啓動方式的選擇。
iTrax02 GPS接收機缺省啓動方式是從內部的Flash啓動，其它的啓動方式可以通過對外部的相應配置來選擇。GPIO13保留，用來控制內部LNA的開啓；GPIO12保留，用來控制內部Flash的開啓，GPIO11保留，用來接收外部的喚醒信號。引腳電平由1到0或由0到1來作爲喚醒命令。
3 iTrax02 GPS接收機的應用電路
要使iTrax02 GPS模塊正常工作，外部天線、Reset及供電電路也是必不可少的。而其天線的接入和與外圍相關引腳的連接如圖3所示。請注意：無源天線和有源天線只接其中之一即可。
3．1 供電設置
對iTrax02芯片來說，爲讓接收達到最後的結果，對射頻部分和基帶部分要分開供電，圖4是供電部分的參考電路。DC-DC電源片用的是TI公司的TPS77127DGK和TPS77027，這2個電源片均可將5V轉換爲穩定的2.7V，滿足iTrax02的低軾耗要求。在這裏，用PS77127DGK還有一個好處就是可以提供RESET信號。此RESET信號和電源上電之間最少有200ms的延遲，可以完全滿足iTrax02 GPS接收機對復位信號的要求，這樣就大大簡化了電路。有關TPS77127DGK和TPS77027更詳細的介紹可參閱其詳細的資料。
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3．2 典型應用
硬件連接框圖如圖5所示。上電覆位後，iTrax02 GPS接收機開始正常工作，通過UART0發數據。PDA接收到數據後，根據iTALK協議將有用數據解析出來，獲取定位信息。
3．3 設計要點
在設計PCB板時，要考慮到接收模塊和天線之間的阻抗匹配問題，PCB板上，推薦在無源天線和接口之間接一個50Ω的PCB帶狀線，其連接方式如圖6所示。
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這個50Ω帶狀線的寬度依靠PCB板的材料和厚度而定，以FR4板材（約1.5GHz）而言，帶狀線的寬度應是板厚的2倍。如板厚是0.8mm，那麼帶狀線的寬度應是1.6mm，依此類推，如圖7所示。
ITrax02 GPS接收機還可以在38腳V_ANTENNA外接有源天線，有源天線的電壓依所用的天線類型而定，而供應電流最大不能超過100mA。
4 軟件實現方法
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我們所用的手持式PDA是聯想公司的XP天璣100，它所採用的操作系統是Windows CE。Windows CE是32位的多線程操作系統，具有能夠使用各種設備的開放性體系。它整體緊湊，在小內存的情況下可提高性能，並具有伸縮性，能夠支持未來的嵌入式移動或多媒體產品的開展潮流。它是微軟公司的新成員，是基於掌上型電腦類電子設備的操作系統。它是一個搶先式多任務並具有強大通信能力的嵌入式操作系統。
iTrax02接收模塊可以支持兩種協議，在Windows CE的軟件平臺上開發支持iTALK協議（或NMEA協議）。軟件的基本流程如圖8所示。
結語
本系統在我們開發的車載導航系統中得到了應用，有效解決了功耗問題，操作方便，定位及時準確，所佔空間小，效果良好。