一种基于IP复用的GPS系统设计及其FPGA验证

摘要

近年来，GPS技术迅速发展，并随着3G时代的到来，其应用领域日益广阔，需求量与日俱增。与此同时，随着电路系统设计越来越复杂，上市时间日益缩短，集成电路设计方法面临重大变革。因此采用新型方法学来设计GPS接收系统是必要的。 本文基于GPS原理，采用可复用的IP技术和软硬协同设计技术，设计了一种高性能的GPS SOC接收系统。论文首先分析了GPS信号解调的原理，提出了一种高性能的捕获和跟踪系统结构，详细说明了其工作流程和设计原理。其次，基于高性能总线的选取提出了整个基带系统地结构，并阐明了总线上的各个模块设计方法。采用了直接复用的测试手段和FPGA的测试平台，缩短开发周期，而且保证了对整个系统测试的覆盖率。本文所设计的系统最大特色在于易于集成到其它系统中，并且仅占用10个芯片端口，实现了IP化的设计目的。 最后本文介绍了测试过程中所采用的基于FPGA平台的仿真验证方案和测试方法，并给出了最终的测试结果，达到了对卫星信号搜索定位的目的。

目录

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第一章绪论

1.1卫星导航概述

1.2片上系统概述

1.3本论文的结构

第二章GPS接收系统介绍

2.1 GPS接收机的组成

2.2 GPS信号分析

2.3 GPS接收机RF电路设计

2.4本章小结

第三章GPS接收机基带DSP的设计

3.1 GPS捕获模块

3.1.1捕获模块的结构设计

3.1.2捕获模块的工作流程

3.1.3载波中频的剥离设计

3.1.4自动增益控制的设计

3.1.5载波相位消除的设计

3.1.6信号的误差

3.1.7信号的搜索

3.1.8信号的验证

3.2 GPS跟踪模块

3.2.1跟踪环路分析

3.2.2跟踪模块的设计

3.3软硬协同设计

3.4本章小结

第四章GPS接收机系统设计

4.1总线的选取

4.2 GPS系统结构的设计

4.3功能模块设计

4.3.1 CLKGEN的设计

4.3.2 Watchdog的设计

4.3.3中断控制器的设计

4.3.4 HBU2的设计说明

4.3.5存储器的修改

4.4本章小结

第五章测试方法及结果分析

5.1 RF电路测试

5.2基带系统测试

5.3试验结果

第六章结束语

致谢

参考文献