STM32F7与FPGA通讯的应用-GPS模拟器

1万 · 2019-10-13 10:31

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如图2-_5所示，基于ARM和FPGA的伪卫星室内定位系统硬件部分主要由两
部分组成:管理中心部分和伪卫星单板部分。管理中心部分包括室外接收天线、
授时设备、上位机和管理中心单板(包括ARM模块和FPGA模块)，其作用是接
收授时设备传过来的时间和频率信息，完成室内外时间的同步，以及接收星卡传
过来的星历数据，然后进行时间同步与数据的编码，之后通过光纤将时钟和数据
分发出去。管理中心部分框图如图2-6所示:

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数字基带部分

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单板伪卫星部分的FPGA的主要作用是接收光纤传输过来的数据和时钟，为
了时间同步，FPGA会先对传输过来的时钟进行相位调整，并将调整后的100MHz
时钟作为系统时钟，同时FPGA对上一级传输过来的数据进行解析，从中将毫秒
时间实时解析出来，同时将解析出来的毫秒级的时间在毫秒帧头来临那一刻刷入
本地单板时间，为了板级时间同步，在刷入时间那一刻还要加上时间的偏移量。
单板伪卫星部分的FPGA还需要完成基带业务信号的生成，也即FPGA在收到
ARM传过来的各个控制参数之后，根据控制参数产生需要的伪码以及进行相关数
字信号处理，最终产生需要的扩频码。
该伪卫星室内导航系统方案的要求是伪卫星单板要一级一级串联下去，这样
便于实际场地的布设，因此每一级单板在经过光模块收到光纤传过来的数据和时
钟之后，都要将数据和时钟进行转发。

1万 · 2019-10-13 10:34

数字中频部分是指单板伪卫星部分将基带扩频信号转换为正交IQ两路数字中
频信号的过程，该过程在FPGA中完成。在输入参数的控制下，利用数字控制振
荡器(Numerically Controlled Oscillator, NCO)产生两路正交的数字中频。由GPS信
号的信号体制可知，对基带部分的扩频码进行正交两路BPSK，然后将调制后的正
交两路IQ数据送给射频器件。

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ARM模块主要包括ARM芯片、ARM的相关外围电路以及ARM与FPGA之
间的接口电路。其中ARM的外围的电路主要是包括ARM的时钟电路、ARM的
实时时钟(Real Time Clock, RTC)功能振荡电路、ARM的外扩异步串口接收发送
(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, DART)控制端口、ARM的外部中断端
口、ARM的复位电路、ARM的运行状态检测电路等。ARM的时钟电路是给ARM
模块提供系统时钟，其外扩的DART控制端口用于上位机输入星历数据和相关的
控制参数。ARM的外部中断接口用于控制ARM与FPGA之间的通信时机。ARM
的RTC振荡电路用于使系统在关机状态下也正常工作，ARM与FPGA之间的接
口用于二者之间通信时的数据传输通道[m0

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