DSP課程設(shè)計基于DSP的GPGGA提取

1、 華東交大課程設(shè)計 基于dsp 的gpgga提取 緒論 gps定位的數(shù)據(jù)格式nmer一0183標準應(yīng)用于gps方面時，數(shù)據(jù)串以“$gp”開頭，主要有g(shù)ga、gl、zda、gsv、gsa、alm等格式。這次設(shè)計主要是基于dsp的gpgga定位信息的提取，在實驗箱上實現(xiàn)gpgga定位數(shù)據(jù)的提取。第一部分為gps原理的介紹，gps定位的一些原理，再詳細闡述gpgga信息的接收和提取。第二部分為nema0183數(shù)據(jù)標準在gps中的應(yīng)用。第三部分為系統(tǒng)整體設(shè)計，硬件的配置，以及整個系統(tǒng)的設(shè)計原理圖。第四部分為系統(tǒng)程序設(shè)計思路以及程序的實現(xiàn)。第五部分為調(diào)試結(jié)果與分析。 第一章 gps原理介紹1.1 gps

2、簡介 gps 是英文global positioning system（全球定位系統(tǒng)）的簡稱，而其中文簡稱為“球位系”。gps是20世紀70年代由美國陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導航定位系統(tǒng) 。其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實時、 全天候和全球性的導航服務(wù)，并用于情報收集、核爆監(jiān)測和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，簡單地說，這是一個由覆蓋全球的24顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星系統(tǒng)。這個系統(tǒng)可以保證在任意時刻，地球上任意一點都可以同時觀測到4顆衛(wèi)星，以保證衛(wèi)星可以采集到該觀測點的經(jīng)緯度和高度，以便實現(xiàn)導航、定位、授時等功能。這項技術(shù)可以用來引導飛機、船舶、車輛以及個人，安全、準確地沿著選定的路線，準時到

3、達目的地。 gps主要由空間部分、地面控制系統(tǒng)、用戶設(shè)備等部分組成，gps的空間部分是由24顆衛(wèi)星組成(21顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星），它位于距地表20200km的上空,均勻分布在6 個軌道面上(每個軌道面4 顆) ,軌道傾角為55。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4 顆以上的衛(wèi)星,并能在衛(wèi)星中預存的導航信息。gps的衛(wèi)星因為大氣摩擦等問題，隨著時間的推移，導航精度會逐漸降低；地面控制系統(tǒng)由監(jiān)測站(monitor station)、主控制站(master monitor station)、地面天線(ground antenna)所組成,主控制站位于美國科羅拉多州春田市(colo

4、rado spring)。地面控制站負責收集由衛(wèi)星傳回之訊息,并計算衛(wèi)星星歷、相對距離,大氣校正等數(shù)據(jù)；用戶設(shè)備部分即gps 信號接收機。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運行。當接收機捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號后，就可測量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率,解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機中的微處理計算機就可按定位解算方法進行定位計算，計算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時間等信息。接收機硬件和機內(nèi)軟件以及gps 數(shù)據(jù)的后處理軟件包構(gòu)成完整的gps 用戶設(shè)備。gps 接收機的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩部分。1.2 gps 定位原理

5、gps定位的基本原理是根據(jù)高速運動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點的位置。如圖所示，假設(shè)t時刻在地面待測點上安置gps接收機，可以測定gps信號到達接收機的時間t，再加上接收機所接收到的衛(wèi)星星歷等其它數(shù)據(jù)可以確定以下四個方程式： 上述四個方程式中待測點坐標x、 y、 z 和vto為未知參數(shù)，其中di=cti (i=1、2、3、4),di (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4到接收機之間的距離,ti (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4的信號到達接收機所經(jīng)歷的時間,c為gps信號的傳播速度（即光速）。 四個方

6、程式中各個參數(shù)意義如下：x、y、z 為待測點坐標的空間直角坐標。 xi 、yi 、zi (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4在t時刻的空間直角坐標， 可由衛(wèi)星導航電文求得。vt i (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4的衛(wèi)星鐘的鐘差，由衛(wèi)星星歷提供。vto為接收機的鐘差。 由以上四個方程即可解算出待測點的坐標x、y、z 和接收機的鐘差vto.1.3 gps定位方法 gps定位的方法是多種多樣的，用戶可以根據(jù)不同的用途采用不同的定位方法。gps定位方法可依據(jù)不同的分類標準，可分為：（1）根據(jù)定位所采用的觀測值：1.偽距定位：偽距定位所采用的觀測值為

7、gps偽距觀測值，所采用的偽距觀測值既可以是c/a碼偽距，也可以是p碼偽距。偽距定位的優(yōu)點是數(shù)據(jù)處理簡單，對定位條件的要求低，不存在整周模糊度的問題，可以非常容易地實現(xiàn)實時定位；其缺點是觀測值精度低，c/a 碼偽距觀測值的精度一般為3米，而p碼偽距觀測值的精度一般也在30個厘米左右，從而導致定位成果精度低，另外，若采用精度較高的p碼偽距觀測值，還存在as的問題，2載波相位定位 ：載波相位定位所采用的觀測值為gps的載波相位觀測值，即l1、l2或它們的某種線性組合。載波相位定位的優(yōu)點是觀測值的精度高，一般優(yōu)于2個毫米；其缺點是數(shù)據(jù)處理過程復雜，存在整周模糊度的問題。 根據(jù)定位的模式：1. 絕對定

8、位：絕對定位又稱為單點定位，這是一種采用一臺接收機進行定位的模式，它所確定的是接收機天線的絕對坐標。這種定位模式的特點是作業(yè)方式簡單，可以單機作業(yè)。絕對定位一般用于導航和精度要求不高的應(yīng)用中； 2 相對定位:相對定位又稱為差分定位，這種定位模式采用兩臺以上的接收機,同時對一組相同的衛(wèi)星進行觀測，以確定接收機天線間的相互位置關(guān)系；根據(jù)獲取定位結(jié)果的時間:1、實時定位:：據(jù)接收機觀測到的數(shù)據(jù)，實時地解算出接收機天線所在的位置.。 2 、非實時定位：又稱后處理定位，它是通過對接收機接收到的數(shù)據(jù)進行后處理以進行定位得方法。根據(jù)定位時接收機的運動狀態(tài)：1、動態(tài)定位：就是在進行g(shù)ps定位時，認為接收機的天

9、線在整個觀測過程中的位置是變化的。也就是說，在數(shù)據(jù)處理時，將接收機天線的位置作為一個隨時間的改變而改變的量。動態(tài)定位又分為kinematic和dynamic兩類。 3 靜態(tài)定位：在進行g(shù)ps定位時，認為接收機的天線在整個觀測過程中的位置是保持不變的。也就是說，在數(shù)據(jù)處理時，將接收機天線的位置作為一個不隨時間的改變而改變的量。在測量中，靜態(tài)定位一般用于高精度的測量定位，其具體觀測模式多臺接收機在不同的測站上進行靜止同步觀測，時間由幾分鐘、幾小時甚至數(shù)十小時不等。1.4 gps定位的特點 全球定位系統(tǒng)的主要特點：(1)全球、 全天候工作 （2）定位精度高應(yīng)用實踐已經(jīng)證明，gps相對定位精度在50k

10、m以內(nèi)可達10-6，100-500km可達10-7m，1000km可達10-9m。在300-1500m工程精密定位中，1小時以上觀測的解其平面其平面位置誤差小于1mm，與me-5000電磁波測距儀測定得邊長比較，其邊長較差最大為0.5mm,校差中誤差為0.3mm。（3）、觀測時間短 隨著gps系統(tǒng)的不斷完善，軟件的不斷更新，目前，20km以內(nèi)相對靜態(tài)定位，僅需15-20分鐘；快速靜態(tài)相對定位測量時，當每個流動站與基準站相距在15km以內(nèi)時，流動站觀測時間只需1-2分鐘，然后可隨時定位，每站觀測只需幾秒鐘。 第二章 數(shù)據(jù)的格式與提取2.1 nmea-0183數(shù)據(jù)格式介紹 nmea系列標準是其制定

11、的關(guān)于海洋電子設(shè)備之間通信接口和協(xié)議的標準,1983年制定了nmea一0183標準。這一標準在兼容nmea一0180和nmea一0182標準的基礎(chǔ)上，增加了gps、測深儀、羅經(jīng)方位系統(tǒng)等多種設(shè)備的接口和通信協(xié)議定義，同時，標準還允許一些特定設(shè)備制造商對其設(shè)備(如garmin gps一38、tfimbleensign xl)通信自行定義協(xié)議。由于nmea一0183標準的通用性和靈活性，因而在全世界被廣泛使用。 nmea一0183格式定義： （1） 數(shù)據(jù)串定義：nema一0183格式數(shù)據(jù)串的所有字符均為母的“語句id”，其后是數(shù)據(jù)體，數(shù)據(jù)字段以逗號分隔，語句末尾為checksum(可選)，以回車換

12、行結(jié)束。每行語句最多包含82個字符(包括回車換行和“$”符號)。數(shù)據(jù)串以逗號分隔符識別，空字段保留逗號。語句結(jié)束的checksum 由一個“*”和兩個數(shù)據(jù)位的十六進制數(shù)組成。ni、伍a一0183標準允許個別廠商自己定義語句格式，這些語句以“$p”開頭，其后是3個字符的廠家id識別號，后接自定義數(shù)據(jù)體。 nmea一0183標準應(yīng)用于gps方面時，數(shù)據(jù)串以“$gp”開頭，主要有g(shù)ga、gl、zda、gsv、gsa、alm等格式，這些格式的作用分別是：$gp0ga：輸出gps的定位信息；$gpgll：輸出大地坐標信息；$gpzda：輸出utc時間信息；$gpgsv:：輸出可見的衛(wèi)星信息；$gpgst

13、：輸出定位標準差信息；$gpgsa：輸出衛(wèi)星dop值信息；$gpalm：輸出衛(wèi)星星歷信息。（2）通信協(xié)議定義：nmea一0183格式通信采用rs232通信標準，rs232標準用于dte和dce。gps和微機之間的通信屬于dte。標準的rs232通信連接采用25針串口(db一25)，也可用于現(xiàn)在多數(shù)微機流行的9針串口(de一9)。 在試驗中，不需要了解nmea0183通信協(xié)議的全部信息，僅需要從中挑選出需要的那部分定位數(shù)據(jù)，其余的信息忽略掉。gps與掌上電腦通信時，通過串口每秒鐘發(fā)送10條數(shù)據(jù)。實際導航應(yīng)用讀取gps的空間定位數(shù)據(jù)時，可以根據(jù)需要每隔幾秒鐘更新一次經(jīng)緯度和時問數(shù)據(jù)，不必頻繁地更新

14、數(shù)據(jù)，否則，會浪費掌上設(shè)備有限的電能。如果和衛(wèi)星通信正常，可以接收到的數(shù)據(jù)格式如下：$gpgga，*hh。 一個完整的nema0183語句是從起始符“$gpgga”到終止符“”為止的一段字符串。需要掌握的信息是經(jīng)緯度、經(jīng)緯度方向、gps定位狀態(tài)和接收信號的時間。所以當接收到這樣一個完整的nema0183語句時，提取有用信息的方法是：先判定起始符$gpgga的位置，從起始符開始讀人數(shù)據(jù)，再通過異或校驗后的語句中尋找字符“，”，然后截取前后兩個“，”之間的字符(串)獲得所關(guān)心的數(shù)據(jù)，并以回車符為一個cps語句的終止符，得到一個完整的gps信號。在提取出的gps語句中，找尋經(jīng)緯度所在的逗號位置，讀出

15、經(jīng)緯度坐標，再將經(jīng)緯度坐標進行度數(shù)的轉(zhuǎn)換。因為地圖的坐標是以度數(shù)為標準的。” 2.2 提取gpgga定位數(shù)據(jù) gps 接收機只要處于工作狀態(tài)就會源源不斷地把接收并計算出的gps 導航定位信息通過串口傳送到計算機中。前面的代碼只負責從串口接收數(shù)據(jù)并將其放置于緩存, 在沒有進一步處理之前緩存中是一長串字節(jié)流, 這些信息在沒有經(jīng)過分類提取之前是無法加以利用的。因此, 必須通過程序?qū)⒏鱾€字段的信息從緩存字節(jié)流中提取出來,將其轉(zhuǎn)化成有實際意義的, 可供高層決策使用的定位信息數(shù)據(jù)。同其他通訊協(xié)議類似, 對gps 進行信息提取必須首先明確其幀結(jié)構(gòu), 然后才能根據(jù)其結(jié)構(gòu)完成對各定位信息的提取數(shù)據(jù)主要由幀頭、幀

16、尾和幀內(nèi)數(shù)據(jù)組成, 根據(jù)數(shù)據(jù)幀的不同, 幀頭也不相同, 主要有$gpgga、$gpgsa、$gpgsv以及$gprmc等。這些幀頭標識了后續(xù)幀內(nèi)數(shù)據(jù)的組成結(jié)構(gòu), 各幀均以回車符和換行符作為幀尾標識一幀的結(jié)束。 由于幀內(nèi)各數(shù)據(jù)段由逗號分割, 因此在處理緩存數(shù)據(jù)時一般是通過搜尋ascii碼$來判斷是否是幀頭, 在對幀頭的類別進行識別后再通過對所經(jīng)歷逗號個數(shù)的計數(shù)來判斷出當前正在處理的是哪一種定位導航參數(shù),并作出相應(yīng)的處理。 在本次設(shè)計中定位數(shù)據(jù)如經(jīng)緯度、速度、時間等均可以從$gpgga幀中獲取得到, $gpgga語句包括17個字段：語句標識頭，世界時間，緯度，緯度半球，經(jīng)度，經(jīng)度半球，定位質(zhì)量指示

17、，使用衛(wèi)星數(shù)量，水平精確度，海拔高度，高度單位，大地水準面高度，高度單位，差分gps數(shù)據(jù)期限，差分參考基站標號，校驗和結(jié)束標記(用回車符和換行符)，分別用14個逗號進行分隔。該數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)及各字段釋義如下：$gpgga,m,m,*xx $gpgga：起始引導符及語句格式說明(本句為gps定位數(shù)據(jù))； utc時間，格式為hhmmss.sss； 緯度，格式為ddmm.mmmm(第一位是零也將傳送)； 緯度半球，n或s(北緯或南緯) ； 經(jīng)度，格式為dddmm.mmmm(第一位零也將傳送)； 經(jīng)度半球，e或w(東經(jīng)或西經(jīng)) ； gps狀態(tài)， 0未定位， 1非差分定位， 2差分定位， 3無效pps，

18、6正在估算 ； 使用衛(wèi)星數(shù)量，從00到12(第一個零也將傳送) ； 水平精確度，0.5到99.9； 天線離海平面的高度，-9999.9到9999.9米；m 指單位米 大地水準面高度，-9999.9到9999.9米 ；m 指單位米 差分gps數(shù)據(jù)期限(rtcm sc-104)，最后設(shè)立rtcm傳送的秒數(shù)量，如不是差分定位則為空； 差分參考基站標號，從0000到1023(首位0也將傳送)； * 語句結(jié)束標志符 xx 從$開始到*之間的所有ascii碼的異或校驗和 回車 換行 第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計 3.1 dsp介紹 dsp是digital signal processing的縮寫，表示數(shù)字信號處理

19、器，信息化的基礎(chǔ)是數(shù)字化，數(shù)字化的核心技術(shù)之一是數(shù)字信號處理，數(shù)字信號處理的任務(wù)在很大程度上需要由dsp器件來完成，dsp技術(shù)已成為人們?nèi)找骊P(guān)注的并得到迅速發(fā)展的前沿技術(shù)。數(shù)字信號處理是利用計算機或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字形式對信號進行采集、變換、濾波、估值、增強、壓縮、識別等處理，以得到符合人們需要的信號形式。 dsp技術(shù)的應(yīng)用語音處理：語音編碼、語音合成、語音識別、語音增強、語音郵件、語音儲存等。圖像/圖形：二維和三維圖形處理、圖像壓縮與傳輸、圖像識別、動畫、機器人視覺、多媒體、電子地圖、圖像增強等。 由于dsp可以實現(xiàn)數(shù)字信號的處理和計算。從理論上講，只要有了算法，任何具有計算能力的設(shè)備都可

20、以用來實現(xiàn)數(shù)字信號處理。所以在各模塊功能確定的情況下，用dsp軟件開發(fā)平臺code composer studio（簡稱ccs）進行借條函數(shù)的設(shè)計，便可以達到預想中的功能。下圖所示為dsp實現(xiàn)解調(diào)功能的模塊組成： 圖3.1 dsp實現(xiàn)解調(diào)功能的模塊3.2 異步傳輸方式 通用數(shù)字信號處理器（dsp）以其很強的數(shù)據(jù)處理能力使其在高速數(shù)字信號處理方面得到廣泛的應(yīng)用，但是它的通信接口控制能力比較弱，由于dsp的工作頻率很高，如tms320c6201 時鐘頻率為200mhz，adsp21060時鐘頻率為40mhz，故其數(shù)據(jù)讀寫周期很短，然而pc機串口讀寫速度較低，最大數(shù)據(jù)吞吐量約為115kbps，盡管d

21、sp在與這些慢速外進行數(shù)據(jù)交換時可以加入額外的等待周期，但是在實時性要求苛刻，算法復雜的場合，將dsp從這些冗長的等待周期中解放出來，將其時間重點放在處理關(guān)鍵的實時任務(wù)中去，有著重要的實際意義。故dsp與pc機之間串口通信的速度匹配是保證快速、準確通信的關(guān)鍵。 pc機一般帶有一個或兩個內(nèi)置串口，每個端口的機箱背后有一個9針或25針的公插口。串口是以bit來傳輸數(shù)據(jù)的，傳輸數(shù)率取決于uart芯片，該芯片將pc總線上的并行數(shù)據(jù)（單字節(jié)或多字節(jié)）分割成以比特為單位的串行數(shù)據(jù)流，從而實現(xiàn)在串口線纜中的數(shù)據(jù)傳輸。 在本次課設(shè)中用到了tl16c550b來實現(xiàn)并行數(shù)據(jù)和串行數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換，它的最大數(shù)據(jù)吞吐量

22、為115kbps，這已經(jīng)能夠滿足大多數(shù)串行設(shè)備的需要了。tl16c550b是通用異步接收/發(fā)送器（uart）芯片，它不僅能夠把從cpu接收的數(shù)據(jù)進行并-串轉(zhuǎn)換，還能夠把從外圍設(shè)備或modem接收到的數(shù)據(jù)進行串-并轉(zhuǎn)換。該uart包括一個可編程的波特率產(chǎn)生器?？蓪⑤斎氲臅r鐘信號進行分頻，并可產(chǎn)生16倍的時鐘來驅(qū)動內(nèi)部的傳輸邏輯單元。tl16c550還具有modemn控制能力。包含一個處理器中斷系統(tǒng)，根據(jù)用戶的專用需要而設(shè)計，在處理通訊連接時，計算量是最小的。并且，tl16c550b管腳與tl16c750兼容，采用44引腳封裝。它的最高可達的波特率，且波特率發(fā)生器可編程設(shè)定，可以由軟件設(shè)定的來減少

23、中斷，并有可編程的串行數(shù)據(jù)發(fā)送格式：數(shù)據(jù)位長度為5、6、7、8。還有奇、偶校驗或無校驗模式，它的停止位長度為1、1.5、2. 同時它內(nèi)部集成了中斷邏輯，另外通過對其內(nèi)部的寄存器的設(shè)置可以完成相應(yīng)功能，這些寄存器主要有：線路控制寄存器、fifo控制寄存器、中斷使能寄存器modemn控制寄存器、線路狀態(tài)寄存器等11個寄存器。這些寄存器分別用于實現(xiàn)通信參數(shù)的設(shè)置、對線路及modemn的狀態(tài)訪問、數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收及中斷管理功能。因而它可以與大多數(shù)的cpu實現(xiàn)無縫接口、使用很方便。 圖3.2 c5402與機串行通信的硬件電路圖 圖中tl16c550b的cs0和cs1都接高電平，cs2 接c5402的外部

24、i/o空間，選擇線is。當、端外接晶振時，以4800的波特率與機通信，所以，波特率因子寄存器的低位設(shè)為30hz，高位設(shè)為00hz。tl16c550b的數(shù)據(jù)線d0-d7數(shù)據(jù)線相連，tl16c550的片內(nèi)寄存器選擇線接c5402的a0-a2。3.2 系統(tǒng)硬件部分 以下為系統(tǒng)硬件部分pc機的連接與異步串口通信在實驗箱上實現(xiàn)的原理圖： 圖3.3 系統(tǒng)整體硬件部分電路圖 第四章 系統(tǒng)程序設(shè)計4.1 ccs介紹 ccs（code composer studio）代碼調(diào)試器是一種集成開發(fā)環(huán)境(ide，integrated development environment)。 ccs是一種針對標準tms320調(diào)

25、試器接口的交互式方法。ccs目前有ccs1.1 ccs1.2 ccs2.0等三個不同的版本，每個版本應(yīng)有cc2000（針對c2xx）ccs5000（針對c54xx）ccs6000（針對c6x）等三個不同的型號。我們所使用的是ccs5000、1.2的版本。這里所說明的ccs的一切問題都是基于ccs5000所討論，對其他版本的使用其差別不是很大，請參考其他有關(guān)資料。 ccs5000具有以下特性： (1) ti編譯器的完全集成的環(huán)境 ccs5000目標管理系統(tǒng)，內(nèi)建編輯器，所有的調(diào)試和分析能力集成在一個windows環(huán)境中。 (2) 對c和dsp匯編文件的目標管理 目標編輯器保持對所有文件及相關(guān)內(nèi)容

26、的跟蹤。它只對最近一次編譯中改變過的文件重新編譯，以節(jié)省編譯時間。 (3)高集成的編輯器調(diào)整c和dsp匯編代碼 ccs5000的內(nèi)建編輯器支持c和匯編文件的動態(tài)語法加亮顯示，使用戶能很容易地閱讀代碼和當場發(fā)現(xiàn)語法錯誤。 (4) 編輯和調(diào)試時的后臺編輯 用戶在使用編譯器和匯編器時沒有必要退出系統(tǒng)到dos環(huán)境中，因為ccs5000會自動將這些工具裝載在它的環(huán)境中。在其窗口中，錯誤會加亮顯示，只要雙擊錯誤就可以直接到達出錯處。 (5) 在含有浮點并行調(diào)試管理器(pdm)的原有的ms窗口下支持多處理器，ccs5000在 windows95和windows-me中支持多處理器。pdm允許將命令傳播給所有

27、的或所選擇的處理器。 (6) 任何算法點觀察信號的圖形窗口探針 圖形顯示窗口使用戶能夠觀察時域或者頻域的信號。對于頻域圖，fft在主機內(nèi)執(zhí)行， 這樣就可以觀察所感興趣的部分而無須改變它的dsp代碼。圖形顯示也可以同探針連接，當前顯示窗口被更新時，探針被指定，這樣當代碼執(zhí)行到達該點時，就可以迅速地觀察到信號。 (7) 文件探針在算法處通過文件提取或加入信號或數(shù)據(jù) ccs5000允許用戶從pc機讀或?qū)懶盘柫?。而不是實時的讀信號，這就可以用已知的例子來仿真算法。(8) 圖形分析 ccs5000的圖形分析能力在其環(huán)境中是集成的。(9) 在后臺(系統(tǒng)命令)執(zhí)行用戶的dos程序 用戶可以執(zhí)行ccs5000

28、中的dos程序，并將其輸出以流水方式送到ccs5000的輸出窗口。且允許用戶將應(yīng)用集成到ccs5000。4.2 系統(tǒng)程序設(shè)計與流程圖 gps模塊以9600波特的速率串行輸出數(shù)據(jù)。有用的時間、經(jīng)緯度及海拔高度信息就包含在其中。實驗的任務(wù)就是從選出有用的信息并送液晶顯示器顯示。實驗的導航電文由串口調(diào)試助手導入，導航電文里頭的gga格式的數(shù)據(jù)就是我們這次實驗要接收的，找到該組的有用信息。在字符串找到指定的字符串，并返回它的位置。在這里就找“$gpgga”和“，”找到后，把這個位置以后的字符串重新賦給一個以前的字符串，一直循環(huán)，就可以找到所有的信息了。具體步驟如下： 系統(tǒng)進行初始化，主要是對dsp芯片

29、的asp（異步串口）進行初始化，將dsp異步通信口得數(shù)據(jù)傳送率設(shè)為9600bit/s,通信數(shù)據(jù)格式的設(shè)置為1個起始位，8位數(shù)據(jù)位，一個停止位，并設(shè)置接受數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。對于波特率的設(shè)置可在串口驅(qū)動程序中設(shè)置。 使程序指向接受數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首地址，系統(tǒng)處于讀接受狀態(tài)。 采用查詢方式、進行g(shù)ps數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)起始位置時，開始數(shù)據(jù)接收，否則就放棄，重新開始查詢過程。 判斷是否再次查找到$f符號，若是，則跳回第二步，重新進行數(shù)據(jù)接收。 接收數(shù)據(jù)并查找所需的數(shù)據(jù)前面的逗號的位置。 將查找到的逗號后的數(shù)據(jù)保存到中間數(shù)組變量中。 數(shù)據(jù)處理，篩選出時間、經(jīng)度、緯度等基本數(shù)據(jù)進行傳輸并調(diào)整格式在lcd上顯示。 yydsp

30、串口初始化數(shù)據(jù)接收 是 $ 是查找到所需數(shù)據(jù)前面逗號的位置將數(shù)據(jù)賦給輸出的中間變量發(fā)送數(shù)據(jù)到pc機上調(diào)整數(shù)據(jù)格式在lcd上顯示 圖4.2 程序設(shè)計流程圖4.3 系統(tǒng)程序設(shè)計4.3.1 初始化程序模塊：init_exint1_interrupt();init_gpio();init_lcd();lcd_clear(0);cur_row=2;cur_col=20; /*列*/ lcd_pr_chars( uart test ,16);cur_row=3;cur_col=1; lcd_pr_chars(-,23); close_led_sign(); close_led_data(); close_

31、led_traf(); waitloop( 0x0400 );4.3.2 鍵盤控制程序模塊 本課設(shè)中利用鍵盤來控制顯示，設(shè)置鍵盤值1鍵來設(shè)置控制，下載成功后，按1鍵即開始進行接收顯示。 while(1) flag=0xffff; i=get_key(); waitloop( 0x040000l ); j=get_key(); if(i=j) key_val=j; /*save key_val*/ while(get_key() asm(tnop); /*wait blank_key*/ switch(key_val) /*由鍵值來控制*/ default: break; case 1: lcd

32、_clear(0); /*lcd清屏幕*/ uart_rece(); /*調(diào)用 uart_race()接收函數(shù)*/ break;4.3.3 中斷程序程序模塊： void init_exint1_interrupt() ifr=0xffff; imr=0x0002; /*tint=imr.3 exint1=imr.1*/ asm(trsbxtintm);interrupt void exint1_isr() close_led_sign(); close_led_data(); close_led_traf();/ while(!(gpiosr&0x01) asm(tnop); asm(tnop

33、); / flag=flag; flag=0; cur_row=7; cur_col=15; lcd_pr_chars( uart_stop ,17);4.3.4 數(shù)據(jù)處理模塊定位信息通過串口來實現(xiàn)傳輸。本程序的關(guān)鍵在于串口數(shù)據(jù)的提取及相關(guān)處理操作。前面的代碼負責從串口接收數(shù)據(jù)并將其放置于緩存。在沒有進一步處理之前緩存是一長串字節(jié)流，這些信息在沒有經(jīng)過分類提取之前是無法加以利用的。因此，必須通過程序?qū)⒏鱾€字段的信息從緩存字節(jié)流中提取出來，將其轉(zhuǎn)化成有實際意義的，可供高層決策使用的定位信息數(shù)據(jù)。同期他通訊協(xié)議類似。對該實驗采用nmea_0183xieyi協(xié)議的gps固定數(shù)據(jù)輸出語句（$gpgga

34、）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。先定義305個數(shù)據(jù)的數(shù)組來存放導航電文的串行數(shù)據(jù)，逗號、時間、緯度、及經(jīng)度的中間接收數(shù)組，以及輸出的字符數(shù)組。void uart_rece(void) /char buf16; unsigned int data305,mc,tm7,weidu10,jingdu11,geshu3,deep5; unsigned int jj,ii,ni; unsigned int locate=0;char chartable10=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9;/*定義顯示值*/由于串口數(shù)據(jù)的讀取速度和對數(shù)據(jù)中參數(shù)的提取操作速度需要匹配，所以難免會有數(shù)據(jù)的丟失，為了保證參數(shù)的正確提取，程

35、序的開始就需要對語句的正確性進行控制。處理時一般先通過對幀頭的判斷，即對“$gpgga”幀進行判斷。由于幀內(nèi)個數(shù)據(jù)段由逗號分割，因此在處理緩存數(shù)據(jù)時一般是通過搜尋ascii碼$來判斷是否是幀頭，在對幀頭的類別進行識別后再通過所經(jīng)歷逗號個數(shù)的計數(shù)來判斷出當前處理地是那一種定位導航參數(shù)，并作出相應(yīng)的處理。判斷數(shù)據(jù)格式的程序如下： do jj=uart_rx();/*串行數(shù)據(jù)輸出的調(diào)用函數(shù)*/ if(!flag) asm(tnop); break; while(jj=0xffff);if(locate300)/是發(fā)送數(shù)據(jù)存放在數(shù)組中的位置 datalocate=jj; locate+; /locat

36、e自加到300 uart_tx(jj);else ii=0; while(ii300) /接收并識別gga數(shù)據(jù)的幀頭 if(dataii=36) if(ii+1)300&dataii+1=71)if(ii+2)300&dataii+2=80)if(ii+3)300&dataii+3=71)if(ii+4)300&dataii+4=71)if(ii+5)300&dataii+5=65)break; /*識別gpgga幀*/4.3.5定位信息的提取與lcd顯示模塊 一個完整的nmea-0183語句是從信息起始標志“$”、數(shù)據(jù)分隔符“，”和信息結(jié)束標志符“”為止的一段字符串，需要掌握的信息是時間、經(jīng)

37、度及緯度。所以當接收到這樣一個完整的語句時，提取有用信息的方法首先是判斷起始符的位置，從起始符開始讀入數(shù)據(jù)、再通過異或校驗后的語句中尋找自負，然后截取前兩個，之間的字符串獲取所關(guān)心的數(shù)據(jù)，并以回車符為一個gps語句的終止符，得到一個完整的gps信號。 for(;ii400;ii+)/$gpgga,061820,2844.3546,n,11551.8844,e,1,10,0.8,57.9,m,-5.6,m,*6c if(dataii=36) break;if(mc=1) tmni=dataii;ni+; /*提取時間*/else if(mc=2) weiduni=dataii;ni+; /*提取

38、緯度*/else if(mc=4) jingduni=dataii;ni+;/*提取經(jīng)度*/ else if(mc=7) geshuni =dataii;ni+;/*提取衛(wèi)星數(shù)據(jù)*/else if(mc=9)deepni=dataii;ni+;/*提取海拔高度*/ if(dataii=44) mc+;ni=0;/*逗號計數(shù)*/ 篩選出時間、經(jīng)度、緯度等基本數(shù)據(jù)進行傳輸并調(diào)整在lcd上顯示，以下是顯示時間的一個處理過程 lcd_pr_chars(md: ,5); for(ii=0;ii6;ii+) lcd_nextchar(chartabletmii-48);/*化ascii值為數(shù)值*/ /*顯

39、示時間*/ 第五章 系統(tǒng)調(diào)試5.1 調(diào)試器介紹： 一個很好而小巧的串口調(diào)試工具，支持常用的150-115200bps波特率，能設(shè)置校驗、數(shù)據(jù)位和停止位，能以ascii碼或十六進制接收或發(fā)送任何數(shù)據(jù)或字符（包括中文），可以任意設(shè)定自動發(fā)送周期,并能將接收數(shù)據(jù)保存成文本文件，能發(fā)送任意大小的文本文件。支持串口號高于9的串口（例如 com10、com255 等）如圖為課設(shè)中用到的串口調(diào)試器 圖5.1 串口調(diào)試器 5.2 系統(tǒng)調(diào)試過程 連接好電源線和仿真器，在打開實驗箱電源前，先用交叉串口線連接實驗箱串口和pc機串口1。編譯并運行程序后，打開串口調(diào)試器，設(shè)置串口為com1，波特率為9600，并打開串口

40、。在發(fā)送窗口輸入字符或數(shù)字，選擇自動發(fā)送或手動發(fā)送。圖5.1即為設(shè)置的串口圖。 在ccs軟件中完成程序并通過編譯生成.out文件，再加載.out文件運行，打開串口調(diào)試器，把要發(fā)送的數(shù)據(jù)粘貼在發(fā)送端窗口，如圖發(fā)送數(shù)據(jù)：$gpgga,061825,2844.3546,n,11551.8846,e,1,10,0.8,58.3,m,-5.6,m,*6e時，串口接收到的數(shù)據(jù) 圖5.2 數(shù)據(jù)發(fā)送圖5.3 調(diào)試結(jié)果與分析 在實驗箱上按鍵1開始lcd上顯示gpgga，接著顯示uart start receive最后開始顯示提取后的數(shù)據(jù)： 圖5.3 lcd顯示 結(jié)束語 這次設(shè)計是基于dsp的gpgga定位信息的

41、提取，首先論述了gps定位的原理以及方法，介紹了nema-0183數(shù)據(jù)格式定義，以及gpgga提取的定位數(shù)據(jù)的特點以及相應(yīng)的格式，接著又介紹了系統(tǒng)總體總體設(shè)計的原理圖，異步傳輸?shù)姆绞?，硬件部分的一些簡單介紹，再接著介紹了系統(tǒng)的程序設(shè)計，詳細的闡述了每個模塊的實現(xiàn)過程，最后再論述了系統(tǒng)調(diào)試的過程，對結(jié)過的分析。 通過這一周的課設(shè)，對整個基于dsp gpgga定位數(shù)據(jù)的提取過程有了一個全面的了解，深入理解了異步串口通信的實現(xiàn)方法，通過實踐提高了自身的分析解決問題的能了，以及團隊合作解決問題的能了。 參考文獻1 李莉編著,dsp原理與應(yīng)用 北京：中國水利水電出版社，20042 gps定位的數(shù)據(jù)格式，

42、nmea0183數(shù)據(jù)格式3 張雄偉 陳亮 徐光輝編著，dsp芯片的原理與開發(fā)應(yīng)用 北京：電子工業(yè)出版社，2006 致謝 在整個課程設(shè)計的過程中，指導老師胡輝老師給予我細心的指導和幫助，讓我在這次課設(shè)的課題中學會了團隊合作完成課題，加強了對dsp的了解，在課設(shè)中鍛煉了自己的動手操作能力。 在設(shè)計過程中，同學們也給了我很大的幫助，特別是實驗室的王濤同學，幫助我們解決了驅(qū)動下載中遇到的一些問題，還有朱路老師把實驗箱借給我們調(diào)試了一天，最后才能順利的完成這個課設(shè)的任務(wù)。 最后還要感謝同組成員李金森和李偉同學的配合跟合作，沒有大家的共同努了，也就沒有最后成功的結(jié)果，在此對以上所有人表示誠摯的感激。 附錄

43、源代碼：#include #include mmdrv.h#include mcbsp.h#include cpu_reg.h#include lcd_86.hioport unsigned portefff;#define io_374 portefffvoid init_exint1_interrupt();void init_gpio(void);void uart_rece(void);void uart_trans(void);void uart_trans_byte(unsigned int data);unsigned int flag=0xffff;char tx_re_buf

44、1=0x38;void main(void)unsigned int i,j;unsigned int key_val;swwsr=0x7fff;swcr=0x0001;bscr=0x8006;clkmd=pll_div_init;waitloop(0x0400);clkmd=pll_lock_init_x(9);waitloop(0x0400);pmst=0x0168;io_374=0xffff; /*374 enable*/初始化系統(tǒng)init_exint1_interrupt();init_gpio();init_lcd();lcd_clear(0);cur_row=2;cur_col=2

45、0; /*列*/ lcd_pr_chars( uart test ,16);cur_row=3;cur_col=1; lcd_pr_chars(-,23); close_led_sign(); close_led_data(); close_led_traf(); waitloop( 0x0400 ); while(1) flag=0xffff; i=get_key(); waitloop( 0x040000l ); j=get_key(); if(i=j) key_val=j; /*save key_val*/ while(get_key() asm(tnop); /*wait blank_

46、key*/ switch(key_val) /*由鍵值來控制*/ default: break; case 1: lcd_clear(0); /*lcd清屏幕*/ uart_rece(); /*調(diào)用 uart_race()接收函數(shù)*/ break; void init_exint1_interrupt() ifr=0xffff; imr=0x0002; /*tint=imr.3 exint1=imr.1*/ asm(trsbxtintm);interrupt void exint1_isr() close_led_sign(); close_led_data(); close_led_traf

47、();/ while(!(gpiosr&0x01) asm(tnop); asm(tnop); / flag=flag; flag=0; cur_row=7; cur_col=15; lcd_pr_chars( uart_stop ,17);void init_gpio(void) gpiocr=0xfffe; /*exint=gpi0.0=input=0,nand_cs=gpi0.6=output=1*/ gpiosr=0x0040; /*gpi0.6=output=1*/void uart_rece(void) /char buf16; unsigned int data305,mc,tm7,weidu10,jing