1、三防平板中GPS的基本工作過程

三防平板中GPS 模塊接收機(jī)根據(jù)接收到的多顆衛(wèi)星發(fā)來的定位等信息，計(jì)算出 GPS 模塊所在地理位置的經(jīng)緯度坐標(biāo)、時(shí)間等，并儲(chǔ)存起來。然后通過 RS232 串行接口，SPI 接口，以及 I2

C接口等，把這些坐標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送給 CPU 使用。CPU 通過軟件程序處理后，把這些位置信息顯示在屏幕上。其電路方框圖如圖1所示。

圖1 三防平板中GPS電路方框圖

從方框圖中的箭頭可以看出信號(hào)的流向，天線接收的信號(hào)經(jīng)過濾波，送至低噪聲放大器，然后再次濾波，送至 GPS 芯片，經(jīng)過 GPS 處理后，得出坐標(biāo)位置信息送給 CPU處理。這在實(shí)際電路中可能會(huì)有所不同，可能沒有濾波器 2，也可能沒有低噪聲放大器，或者低噪聲放大器被集成到 GPS 芯片中了，實(shí)際的濾波器也可能有單端輸出和雙端差分輸出的不同形式。實(shí)際的GPS芯片其射頻輸入方式會(huì)略有不同。GPS芯片輸出的數(shù)據(jù)接口多為串口 UART，但也有可能為 I2

C 接口，還有的是 SPI 接口。同 UART 串口一樣，GPS 芯片都是通過這些接口將數(shù)據(jù)送往 CPU 的，這些接口是一些硬連線。CPU 要想通過這些硬連線（即硬接口）讀取數(shù)據(jù)，只有這些硬接口是不夠的，還需要驅(qū)動(dòng)程序。CPU 靠運(yùn)行驅(qū)動(dòng)程序通過接口取出 GPS 芯片中的數(shù)據(jù)，并送給應(yīng)用程序（軟件），由應(yīng)用程序?qū)@些數(shù)據(jù)和 GPS 芯片作相應(yīng)的操作和控制，并把結(jié)果在顯示器上顯示出來。GPS 模組就是這樣通過軟件和硬件的相互配合，來完成定位信息、速度信息和時(shí)間信息等數(shù)據(jù)獲取的功能。

2、三防平板中GPS實(shí)際電路工作原理

下面給出了幾個(gè)不同芯片的電路連接圖，用箭頭表明了信號(hào)的走向，并說明了信號(hào)去了哪里。GPS 芯片輸入信號(hào)、輸出信號(hào)都基本差不多，雖然可能引腳定義和符號(hào)不一樣，但信號(hào)功能一樣，下面是GPS芯片所需的不同信號(hào)：

電源：3.3V、1.8V、1.2V可能比這幾個(gè)多，也可能少，視具體芯片而異；

時(shí)鐘信號(hào)：三組，分別是16.368MHz、32.768kHz、26MHz或38MHz；

復(fù)位信號(hào)：這個(gè)只有一個(gè)，有的叫RST，有的雖然不叫RST，但同樣起復(fù)位作用；

數(shù)據(jù)輸出：有串口UART，有I2

C總線，有SPI總線，視具體芯片不同而不同；

GPS啟動(dòng)信號(hào)：GPS芯片平時(shí)在不用的時(shí)候是關(guān)閉的，主要是為了省電；

時(shí)間同步信號(hào)；

時(shí)鐘請求/時(shí)鐘使能；

激活/喚醒信號(hào)。

大部分 GPS 芯片都是這些信號(hào)，當(dāng)然也有例外，在本節(jié)的后文給出了一些其他的引腳符號(hào)名稱和定義。

圖2所示是GPS芯片BCM4751的實(shí)際電路圖。

圖2 三防平板中GPS芯片BCM4751的電路連接圖

三防平板中GPS 芯片 BCM4751 的工作原理：天線信號(hào)經(jīng)過 FL101 濾波，送到 BCM4751 的 RFIN腳，然后經(jīng)過該芯片處理，從串口 RX、TX、CTS、RTS 引腳輸出位置坐標(biāo)等信息，送給CPU再處理。

首先 GPS 電源上電正常，一般 GPS 都有多組電源供電，每組都應(yīng)正常，然后就是 GPS芯片被啟動(dòng)，即芯片的REGPU引腳由CPU送來的 PWRON 信號(hào)控制，高電平時(shí)開啟 GPS電路，隨后時(shí)鐘電路開始工作。三防平板中CPU 再送來復(fù)位信號(hào)RST，BCM4751開始執(zhí)行初始化，初始化之后就進(jìn)入正常工作了。當(dāng)GPS長時(shí)間不使用時(shí)就進(jìn)入睡眠狀態(tài)，CPU 送來的 PWRON 信號(hào)變低，GPS 內(nèi)部大部分電路不工作，進(jìn)入低能耗狀態(tài)，此時(shí)僅用 CPU 送來的低時(shí)鐘 RTCCLK 給 BCM4751 提供低速率的時(shí)鐘（32.768kHz），進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，其他GPS芯片的工作過程類似，不再贅述。11.2.3 GPS模組接口引腳符號(hào)定義說明

下面是5種三防平板中GPS芯片的電路連接圖，分別如圖3～圖7所示。

圖3 三防平板中GPS芯片的電路連接方式1

圖4 三防平板中GPS芯片的電路連接方式2

圖5 三防平板中GPS芯片的電路連接方式3

圖6 三防平板中GPS芯片的電路連接方式4

圖7 三防平板中GPS芯片的電路連接方式5

三防平板中GPS電路涉及到的引腳信號(hào)說明：

PAEN、REGPU、PWR_ON、GPSON、ON/OFF 這些信號(hào)都是 GPS 芯片的啟動(dòng)信號(hào)，相當(dāng)于GPS的開機(jī)信號(hào)，并且大部分GPS芯片都是高電平啟動(dòng)，低電平進(jìn)入低功耗的待機(jī)狀態(tài)。在有的資料中，啟動(dòng)信號(hào)又叫喚醒信號(hào)，而待機(jī)狀態(tài)叫休眠狀態(tài)，雖然叫法不同，作用都是為了省電，功能也一樣。

TCXO、CLK、GPSCLK：GPS的16.3688MHz時(shí)鐘信號(hào)，也有不同的信號(hào)名稱。

CNTIN、EC_CLK、REFCLK：由外部芯片輸入GPS的26MHz或38MHz時(shí)鐘。

RTCCLK、LPO_IN、LOWCLK：GPS 的 32.768kHz 的睡眠時(shí)鐘，有的叫實(shí)時(shí)時(shí)鐘，雖然各種叫法不同，但都是一個(gè)信號(hào)。

SLEEP：睡眠信號(hào)，使GPS進(jìn)入低耗電的睡眠狀態(tài)。

WAKE UP：喚醒信號(hào)，使GPS從睡眠狀態(tài)進(jìn)入正常狀態(tài)。

VTUNE：控制GPS頻率的電壓（外接濾波電容器或CPU），又叫頻率調(diào)諧電壓。

RX-HOLD：接收暫停。

CLKREQ：時(shí)鐘請求，請求外部電路給GPS芯片輸入時(shí)鐘信號(hào)。

CLK-EN、GPS CLK EN、OSCEN：時(shí)鐘允許，允許GPS時(shí)鐘電路工作。

RFIN、MINP、MINM：GPS芯片的天線輸入端信號(hào)。

LNA IN：低噪聲放大器輸入。

LNA OUT：低噪聲放大器輸出。

VGA-INP：表面濾波器的輸出信號(hào)。

VGA-INM：表面濾波器的輸出信號(hào)。

IO_INT_UICLK：睡眠時(shí)鐘32.768kHz（雖是同一個(gè)信號(hào)，卻有不同的名稱）。

IO_PA_EN、TX_ADSTR：GPS啟動(dòng)信號(hào)（只是不同的信號(hào)名稱）。

TIME STAMP、GPS_SYNC：GPS的時(shí)間同步信號(hào)。

IRQ、INT、EIT：中斷信號(hào)。

IPPS：1Hz的時(shí)鐘、時(shí)間脈沖信號(hào)。

TP：時(shí)間脈沖信號(hào)。

三防平板中每個(gè) GPS 芯片都有至少兩組以上電源，常見的電源輸入信號(hào)有：VBAT、VCC、VDD、VDDIO、RF_VDD、VCC_RTC、VDD_DIG、VDD_PCC、VDD_VCO、VDD_CORE等。信號(hào)名稱種類繁多，但實(shí)際電壓值有：3.7V(電池)、3.3V（主供電）、2.5V 或 1.8V 的IO、1.1V或1.2V的VDD-CORE或VDDIO，以及VREF。