基于DSP和FPGA的GPS卫星信号模拟源的硬件设计

摘要

近年来，随着GPS卫星导航技术的快速而迅猛的发展，导航技术的应用和需求变得越来越多。在这样的环境下，卫星导航终端设备的研究也越来越受到人们的重视。为了能够快速和准确的开发出满足大众需求的终端设备，GPS卫星信号模拟源的研制就变得越来越有必要。
　　本文的目的是设计一款可以模拟GPS卫星信号的硬件系统，在此硬件平台上通过软件算法来模拟用户位置处的GPS卫星信号。文中首先分析了该硬件系统，确定了硬件系统的组成：数字基带硬件部分和射频模拟硬件部分。其中数字基带硬件部分的目的在于产生GPS卫星信号的模拟中频信号，射频模拟硬件部分的目的在于将模拟中频信号调制到 GPS卫星信号的 L1载波频段。数字基带部分采用的是DSP+FPGA的策略实现的，由于对于产生的卫星信号精度要求严格，因此DSP选用的是浮点型的TMS320C6713，FPGA选取的是Virtex-5系列，它们共同组成了数字基带硬件部分的核心处理模块。数模转换模块选取的是AD9777，实现了数字中频信号到模拟中频信号的转换，并且产生了I/Q两路的模拟中频信号，提供给射频模拟部分的正交调制模块。为了加快课题的研发进度，射频部分的正交调制模块选取的是AD8349EVM硬件电路，使用Agilent E4438给正交调制模块提供本振频率。
　　其次，在确定了硬件系统的芯片选型之后，依照一定的PCB设计规则，实现了硬件系统，完成了对各个硬件模块的功能测试工作。在各个功能模块测试通过的基础上，同时还完成了一下工作：对于底层软件的编写工作、串口通信协议的设计工作、DSP芯片的自启动操作、整个硬件系统的初始化工作等。最后对硬件系统进行了整体的联合调试，保证各个模块之间都能正常和正确的工作。最终的测试结果表明，本文所设计的硬件系统是可以确保正常和稳定的工作的。

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缩略词表

第一章 绪论

1.1背景和意义

1.2研究任务

1.3论文组织结构

第二章 GPS卫星信号模拟源硬件系统设计方案

2.1数字基带部分

2.2射频模拟部分

2.3本章小结

第三章 GPS卫星信号模拟源硬件设计

3.1 DSP外围电路设计

3.2 FPGA外围电路设计

3.3数模转换模块电路设计

3.4数字基带板PCB设计

3.5本章小结

第四章 硬件系统软件设计

4.2 CCS及CSL的介绍

4.3硬件系统初始化

4.4硬件系统其它软件设计

4.5本章小结

第五章 系统硬件平台调试与联调

5.1电源模块的测试

5.2 UART串口通信测试

5.3 SDRAM测试

5.4 DSP与FPGA通信测试

5.5数模转换模块测试以及射频部分测试

5.6硬件系统联调测试

5.7本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

个人简历、攻硕期间取得的研究成果