[发明专利]一种基于ZYNQ架构的GNSS接收机板卡

说明书

技术领域

本发明涉及测绘领域，具体涉及一种基于ZYNQ架构的GNSS接收机板卡。

背景技术

Zynq平台是赛灵思公司(Xilinx)推出的基于Xilinx可编程SoC(System onChip，片上系统)架构的行业第一个低功耗、低成本、系统性强、灵活性高的可扩展处理平台。Zynq平台由两部分组成：处理器系统PS(Processing System，简称PS)和可编程逻辑PL(Programmable Logic，简称PL)。PS部分以ARM Cortex-A9双核处理器为核心，配有AXI互联矩阵，以太网、UART等通用外设控制器等，提供了全面的操作系统支持。PL部分基于Xilinx 7系列FPGA架构，提供了通用硬件可编程资源，包括CLB(Configurable Logic Blocks，可配置逻辑块)、IOB(Input/Output Blocks，输入输出块)、时钟资源、高性能ADC、DSP、Block RAM(块随机存储器)等。

GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的北斗卫星导航系统，以及相关的增强系统。随着中国北斗卫星导航系统的发展，国产高精度多模多频板卡也陆续研制成功，大多数板卡的处理器系统和可编程逻辑单元分别使用两个芯片实现，在功耗、体积、成本、性能方面都有很大的提升空间。

现有板卡中存在功耗大、体积大、成本高的问题。

发明内容

本发明提供了一种用于测绘的基于Zynq平台的高精度定位板卡设计，旨在解决针对现有板卡中存在功耗大、体积大、成本高的问题，采用的技术方案为：

一种基于ZYNQ架构的GNSS接收机板卡，GNSS接收机板卡包括有一ZYNQ7处理器和中频数据输入端，中频数据输入端用于输入中频数据至ZYNQ7处理器；

ZYNQ7处理器配置有：

QSPI FLASH控制器、DDR控制器、UART控制器，QSPI FLASH控制器上外挂有QSPI FLASH存储器，DDR控制器上外挂有SDRAM存储器，UART(Universal Asynchronous Receiver and Transmitter，通用异步收发传输器)控制器用于控制UART传输器给用户TTL格式的电平；

双核处理器和一个独立的FPGA处理器，双核处理器和FPGA处理器通过AXI总线进行数据的交互，双核处理器的其中一个内核用于运行GNSS接收机操作系统，另一个内核用于进行定位解算，FPGA处理器具有GNSS基带数据处理单元；

GNSS基带数据处理单元用于处理输入到FPGA处理器的中频数据以得到应用于双核处理器端的定位解算的原始数据；双核处理器的其中一个内核通过总线读取原始数据进行解算，解算结果或者原始数据通过UART传输器8输出给用户。

上述的基于ZYNQ架构的GNSS接收机板卡，其中，ZYNQ7处理器包含ARM Cortex-A9双核处理器和一个独立的xilinx Artix-7系列的FPGA处理器。

上述的基于ZYNQ架构的GNSS接收机板卡，其中，双核处理器和FPGA处理器之间的数据交互采用AXI总线访问BRAM控制器实现，BRAM控制器总线宽度为32，深度为65536字节；

双核处理器的两个内核之间通过共享内存传输和接收数据，双核处理器的其中一个内核用于运行linux操作系统。

上述的基于ZYNQ架构的GNSS接收机板卡，其中，中频数据输入端用于接受接收天线传送过来的GPS、北斗系统的卫星信号，完成接收信号的射频处理功能，实现接收信号射频到中频信号的转换，提供中频数据给GNSS基带数据处理单元作为输入。

上述的基于ZYNQ架构的GNSS接收机板卡，其中，GNSS基带数据处理单元设有分别包括GPS、北斗信号通道的基带处理部分，通道个数根据硬件资源使用情况决定。

上述的基于ZYNQ架构的GNSS接收机板卡，其中，定位解算模块根据GNSS基带数据处理单元得到的包括原始观测量伪距和载波相位信息进行处理得到接收机的位置和速度信息，通过UART输出给用户；处理方法包括最小二乘法、加权最小二乘法、卡尔曼滤波法。

上述的基于ZYNQ架构的GNSS接收机板卡，其中，QSPI FLASH控制器上外挂有128Mb的QSPI FLASH存储器，用于存储用户数据。