浙江工业大学本科毕业设计论文
表3-4 功能接口
3 x UART 1 x 1PPS 输出 1 x 事件输入 1 x 12C 2 x SPI
和芯星通UM220模块具有出色的导航定位性能，该模块通过相关器、FFT(Fast Fourier Transformation, 快速傅里叶变换)和匹配滤波器混合应用以及算法优化，能在各种复杂环境下快速首次定位并保持稳定的捕获跟踪能力。先进的多路径抑制技术有效保证导航定位精度和可靠性。 UM220模块的主要特点：
a. 尺寸小（仅40x30mm）、重量轻。
b. 超低功耗（功耗仅350mW），是市场上功耗最低的北斗/GPS导航模块。 c. 基于Nebulas多系统多频率高性能SoC芯片，具有出色的捕获跟踪和导航定位能力。
d. 支持北斗/GPS单系统独立定位和双系统联合定位，双系统互为备份，提高整机可用性和可靠性。
e. SMD表面贴装封装方式，方便客户量产
图3-3 UM220外观
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3.3.2 GPS模块硬件分析与设计
图3-4 UM220的结构框图
上图为UM220的结构框图（出自UM220数据手册），从图中我们可以得知，改模块的接口非常丰富。
UM220包括了3个可配置串口，默认的波特率为9600bps，3个串口均可由用户自行配合，最高可设为230400bps。输入/输出信号类型为LVTTL电平。该模块只能通过串口3进行升级，常规启动时，需要在复位信号有效时间内保持产口3的内输入管脚为恒定的高电平。
另外需要注意到是，复位引脚低电平有效，有效时间不得少于2毫秒。该模块通过RF_IN针脚向有源天线提供2.85V电源。
a、提供3.3V电源VCC
b、连接GNSS_ANT信号至天线，注意线路50欧姆阻抗匹配
c、串口1连到用户的处理器，用户通过串口1来控制模块，并从模块收NMEA数据
d、模块只能通过串口3升级，确保串口3可以通过接口与PC互连 e、PIN49脚为复位引脚，用户将该PIN拉低来复位UM220
f、C6电容既可以接地，也可以接VCC。即若电源使用3.3V时，电容C4取0.1微法，电容C5，C7，C8取0.1微法。
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3.3.3 UM220模块及该方案的特点
导航定位是车辆监控终端的首要功能，北斗/GPS导航模块是监控终端的核心部件。和芯星通UM220模块具有出色的导航定位性能，该模块通过相关器、FFT和匹配滤波器混合应用以及算法优化，能在各种复杂环境下快速首次定位并保持稳定的捕获跟踪能力。先进的多路径抑制技术有效保证导航定位精度和可靠性。
该方案的主要特点： a. 同时支持BD2/GPS。
b. 授时精度优于20ns，可在各卫星系统间自由切换。
c. 单颗芯片实现多系统兼容，是真正意义上的多系统融合方案。 d. 同时支持单系统授时和多系统联合授时。 e. 软件接口可根据用户需求定制。
3.3.4 GPS协议
该芯片采用的GPS协议是NMEA-0183(National Marine Electronics Association, 全国海洋电子协会)协议。
该协议为NAEA 0183 2.0版，此协议是为了在不同的GPS导航设备中建立统一的RTCM标准。NAEA 0183语句以ASCII格式输出，传输速率可自定义。 NMEA通讯协议所定义的标准通讯接口参数为： 波特率：4800bit/s（缺省值 ）； 数据位：8位； 停止位：1位； 奇偶校验：无；
传输长度表：传输长度=传输总字符数/每秒传输数；
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表3-5 NMEA标准通讯接口参数表
波特率 1200 2400 4800 9600 每秒传输数 120 240 480 960 语句 GPGGA GPGSA GPGSV GPRMC 最大字符 72 65 210 70
NMEA通讯协议所规定的通讯语句都已是以ASCII码为基础的，
NMEA-0183协议语句的数据格式如下：“$”为语句起始标志；“，”为域分隔符；― *‖为校验和识别符，其后面的两位数为校验和，代表了―$‖和―*‖之间所有字符的按位异或值（不包括这两个字符）；―/‖为终止符，所有的语句必须以回车换行来结束，也就是ASCII 字符的―回车‖（十六进制的0D）和―换行‖（十六进制的0A）。
在读取输出语句时数据之间最好用―，‖区分，不要按位读取，以保证应用程序的兼容性。 1、GGA
$GPGGA、<1>、<2>、<3>、<4>、<5>、< 6>、<7>、<8>、<9>、M, <11>、<12>*hh
<0>$GPGG,语句ID，表明该语句为GlobalPositioning System Fix Data（GGA）GPS定位信息。
<1>UTC时间，hh mm ss格式（定位它的卫星提供）。 <2>纬度dd mm mmmm 格式（前导位数不足则补0）。 <3>纬度方向 （北纬）或S（南纬）。
<4>经度ddd mm mmmm 格式（前导位数不足则补0）。 <5>经度方向E（东经）或W（西经）。
<6>GPS状态指示：0—未定位， 1—无差分定位信息， 2—带差分定位信息 ，3-无效GPS，6-正在估算。
<7>正在使用的卫星数量（00- 12）（前导位数不足则补0）。
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<8>HDOP水平精度因子（0.5- 99.9）。 <9>海平面高度（-9999.9- 99999.9）。 <10>地球椭球面相对大地水准面的高度。
<11>差分GPS信息，即差分时间（从最近一次接收到差分信号开始的秒数，如果不是差分定位将为空）。
<12>差分站ID号0000 - 1023（前导位数不足则补0，如果不是差分定位将为空）。 2、GSA
$GPGSA、<1>、<2>、<3>、<3>、<3>、<3>、< 3>、<3>、<3>、<3>、<3>、<3>、<3>、< 3>、<4>、<5>、<6>、*hh
<0>$GPGSA，语句ID，表明该语句为GPSDOP and Active Satellites（GSA）当前卫星信息。
<1>定位模式M—手动，A—自动。
<2>当前状态 1—无定位信息，2—2D 3—3D。
<3>PRN号01~32（伪随机噪声码），当前信道（共12个信道）正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）。 <4>PDOP综合位置精度因子（0.5- 99.9）。 <5>HDOP水平精度因子（0.5- 99.9）。 <6>VDOP垂直精度因子（0.5- 99.9）。 3、GSV
$GPGSV、<1>、<2>、<3>、<4>、<5>、<6>、< 7><4>、<5>、<6>、<7>*hh
<0>$GPGSV，语句ID，表明该语句为GPSSatellites in View（GSV）可见卫星信息。
<1>GSV语句的总数目（1 -3）。 <2>当前GSV语句数目（1 -3）。
<3>显示卫星的总数目00~12（前导位数不足则补0）。 <4>卫星的PRN号星号（01- 32）（前导位数不足则补0）。 <5>卫星仰角（00- 90）度（前导位数不足则补0）。
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