基于μCOS的GPS导航接收机设计与实现

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自问世以来,GPS就以其全天侯、高精度和全球覆盖的特点在世界范围内得到了广泛的应用。随着卫星导航的广泛应用,使得GPS接收机功能不断地扩展,任务算法处理也越来越复杂。μC/OS-Ⅱ作为一种实时操作系统,因其灵活的移植性、可靠的实时性和高效精简的内核,已被广泛应用到各种嵌入式系统中。鉴于此,μC/OS-Ⅱ非常适合当下对实时多任务要求越来越高的GPS导航接收机。本文GPS导航接收机是采用的FPGA+ARM处理架构,FPGA进行基带信号的处理,完成捕获跟踪任务;ARM搭载μC/OS-Ⅱ实时操作系统,通过多任务的调度完成导航解算功能;射频前端采用MAX2769芯片,完成对GPS信号的滤波、下变频和采样。本文首先对捕获和码环跟踪做了简要论述,并详细分析了载波相位平滑伪距的算法。然后针对该GPS接收机硬件平台,用IAR+JLink开发工具链,在ARM端对μC/OS-Ⅱ实时操作系统做底层的移植,并设计μC/OS-Ⅱ启动方式,编写BootLoader。最后是导航应用程序的设计,对导航应用程序进行任务划分,该过程分为核心模块任务划分和辅助模块任务划分。并进行任务调度分析和实时性能分析。经实际检验,该GPS接收机完全能够达到定位和授时的各项指标。
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