软件接收机的GPS信号实时采集方案设计

摘要：针对软件GPS接收机的实时数据采集需求，提出一种基于TMS320C6416 McBSP、EDMA、中断和外部扩展SDRAM的GPS实时数据采集方案；重点阐述射频前端NJl006AK、TMS320C6416构成的硬件接收电路，以及McBSP、SDRAM、EDMA乒乓缓存的采集配置过程。该方案不仅满足了GPS软件接收机信号采集严苛的实时性要求，而且增强了处理器实时处理能力。
关键词：GPS；实时数据采集；多通道缓冲串口；EDMA；TMS320C6416；NJ1006AK

引言
软件GPS接收机具有较高灵活性和可扩展性，是快速实现算法验证、研制原型接收机的重要手段。GPS信号的实时采集是软件GPS接收机各种功能实现的前提。本文设计了一种软件GPS接收机实时信号采集方案。该方案以McBSP接收射频前端NJl006AK数字化输出，通过McBSP事件驱动EDMA在外部扩展sDRAM中进行乒乓缓存，并通过ms中断(即1 ms中断1次)与基带算法同步数据，很好地满足了软件GPS接收机信号采集的需要。

1 基于DSP的实时采集方案
软件GPS接收机作为软件无线电的典型应用，其本身具有很高的数据采样率和基带算法带来的巨大运算量，跟踪环节还要求提供实时连续采样的GPS信号。这就要求处理器在实时运算的同时，对GPS信号进行高速、连续、实时的采集。软件GPS接收机中的运算目前主要由DSP实现，本文采用TMS320C6416作为核心处理器，在为基带处理提供支持的同时，利用其McBSP、EMDA、EMIF片内外设，配合Nemerix公司的NJ10-06AK和相关接口电路完成对GPS信号实时、连续的采集，其结构如图1所示。

来自天线的1 575．42 MHz GPS信号直接进入集成了LNA的射频接收前端NJl006AK，完成射频信号的滤波、放大、下变频，数字化输出2位并行数据，经并串转换电路后进入TMS320C6416。TMS320C6416通过McBSP和EDMA配合完成数据的搬移，通过EMIF接口扩展SDRAM完成数据的存储。McBSP接收串行数据为连续的32位字，并在每个32位字接收完成时，通过McBSP接收事件触发EDMA完成接收32位字到外部扩展SDRAM的搬移。为了保证实时数据的连续接收和同步，McBSP接收事件对应。EMDA通道分别在SDRAM内开辟2个1 ms数据空间缓冲区，并通过链接配置为乒乓缓存操作。当一个缓冲区搬移操作结束时，EDMA切换到另一个缓冲区并发出EDMA中断，通知CPU ms数据采集完毕，实现采集数据与基带处理同步。

2 系统硬件设计
2．1 射频接收电路
NJl006AK是Nemerix公司推出的双超外差GPS射频前端接收芯片。它内部集成了LNA，具有可通过引脚设置的本振频率，同时可直接与有源或者无源天线对接。采用NJl006AK配合无源天线完成射频信号的接收、处理，其电路如图2所示。