專利名稱：北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的終端用戶機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及衛(wèi)星通訊領(lǐng)域中衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，具體涉及北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)終端用戶機(jī)，更具體地說(shuō)，涉及所述終端用戶機(jī)中基帶信號(hào)處理部分和控制與接口單元部分的單芯片集成裝置。
背景技術(shù)：
北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱北斗系統(tǒng)，是中國(guó)自主建成的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。衛(wèi)星導(dǎo)航定位是指利用衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)提供位置、速度及時(shí)間等信息來(lái)完成對(duì)各種目標(biāo)的定位、導(dǎo)航、監(jiān)測(cè)和管理。利用若干顆導(dǎo)航定位衛(wèi)星組成衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，為用戶確定其所在的地理經(jīng)緯度和海拔高度，目前，世界上只有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家能夠自主研制生產(chǎn)這種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。2003年5月，我國(guó)第三顆北斗導(dǎo)航定位衛(wèi)星順利進(jìn)入太空，下面分四部分簡(jiǎn)要介紹我國(guó)的北斗系統(tǒng)。
(一)基本原理采用碼分多址擴(kuò)頻通信，當(dāng)發(fā)射出去的擴(kuò)頻信號(hào)在被測(cè)物體反射回來(lái)后，在接收端解調(diào)出擴(kuò)頻碼序列；然后比較收發(fā)兩個(gè)碼序列相位之差，就可以精確測(cè)出擴(kuò)頻信號(hào)往返的時(shí)間差，從而算出二者之間的距離。在擴(kuò)頻通信中如果擴(kuò)展頻譜很寬，則意味著所采用的擴(kuò)頻碼速率很高，每個(gè)碼片占用的時(shí)間就很短。
(二)技術(shù)體制目前北斗系統(tǒng)采用雙星有源定位，由兩顆工作衛(wèi)星和一顆備份衛(wèi)星組成，與終端用戶機(jī)之間采用詢問(wèn)、應(yīng)答的方式進(jìn)行測(cè)距，能全天候、全天時(shí)提供區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航信息，另外還可提供雙向通信服務(wù)；它在滿足我國(guó)國(guó)防建設(shè)需要的同時(shí)，還可用于經(jīng)濟(jì)建設(shè)，為我國(guó)交通運(yùn)輸、氣象、石油、海洋、森林防火、災(zāi)害預(yù)報(bào)、通信、公安以及其他特殊行業(yè)提供高效的導(dǎo)航定位服務(wù)，應(yīng)用前景廣闊。
(三)應(yīng)用。主要表現(xiàn)在①交通領(lǐng)域。北斗系統(tǒng)可以為遠(yuǎn)洋船只及時(shí)提供導(dǎo)航定位信息，使其沿有利海流航行，為頻繁的航線提供實(shí)時(shí)的海上交通指揮，引導(dǎo)船只安全地進(jìn)出港口，并用于船舶機(jī)動(dòng)性能的測(cè)定；公路交通和鐵路運(yùn)輸可通過(guò)移動(dòng)車(chē)輛的實(shí)時(shí)定位信息的提供，進(jìn)行鐵路和公路運(yùn)輸車(chē)輛的監(jiān)控，以提高運(yùn)力，確保安全，實(shí)現(xiàn)公路和鐵路等陸上交通運(yùn)輸系統(tǒng)的有效管理。②測(cè)繪領(lǐng)域。北斗系統(tǒng)可用于建立高精度的全國(guó)性的大地測(cè)量控制網(wǎng)、測(cè)定全球性的地球動(dòng)態(tài)參數(shù)；用于建立陸地海洋大地測(cè)量基準(zhǔn)，進(jìn)行海島陸地聯(lián)測(cè)以及海洋測(cè)繪；用于監(jiān)測(cè)地球板塊運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和地殼形變；用于工程測(cè)量，建立城市與工程控制網(wǎng)；實(shí)現(xiàn)僅有少量地面控制或無(wú)地面控制的航測(cè)快速成圖等。③地質(zhì)勘探等野外作業(yè)。北斗系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)人煙稀少地區(qū)，特別是草原、沙漠、冰蓋、原始森林等缺少參照物地區(qū)的地質(zhì)隊(duì)、探險(xiǎn)隊(duì)、作業(yè)隊(duì)、放牧隊(duì)、野外調(diào)查和勘探隊(duì)的大地導(dǎo)航和定位測(cè)量；④資料提供。為水文測(cè)報(bào)、森林防火、漁業(yè)生產(chǎn)、勘察設(shè)計(jì)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等行業(yè)，提供精確的衛(wèi)星資料；⑤綜合服務(wù)。在災(zāi)害的評(píng)估和搜索，搶險(xiǎn)和救援等眾多行業(yè)，以及其他有特殊調(diào)度指揮要求的單位提供廉價(jià)、高效、可靠的定位、通信和授時(shí)等綜合服務(wù)。
(四)目前實(shí)用情況。基于北斗導(dǎo)航定位的各類(lèi)應(yīng)用系統(tǒng)，特別是民用方面，已經(jīng)逐步建立和完善。①北京神州天鴻科技有限公司建立了一系列的民用應(yīng)用系統(tǒng)，比如鐵路移動(dòng)通訊平臺(tái)、水文測(cè)報(bào)系統(tǒng)、船舶調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)、森林防火指揮系統(tǒng)、民用營(yíng)運(yùn)中心、北斗民用系統(tǒng)。②2003年6月，《北斗系統(tǒng)民用車(chē)(船)載遇險(xiǎn)報(bào)端設(shè)備技術(shù)條件和使用要求》、《北斗系統(tǒng)民用數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備技術(shù)條件和使用要求》、《北斗系統(tǒng)民用車(chē)(船)載終端設(shè)備技術(shù)條件和使用要求》三個(gè)北斗民用終端標(biāo)準(zhǔn)也已經(jīng)送審稿，并報(bào)送國(guó)家有關(guān)部門(mén)進(jìn)行審批。這些系列標(biāo)準(zhǔn)將對(duì)我國(guó)北斗民用終端的研發(fā)和制造起到積極的引導(dǎo)和規(guī)范作用，進(jìn)一步推動(dòng)北斗民用市場(chǎng)健康有序協(xié)調(diào)地發(fā)展。
進(jìn)一步，北斗系統(tǒng)包括衛(wèi)星、地面中心處理站和用戶設(shè)備，北斗系統(tǒng)終端用戶機(jī)屬于北斗系統(tǒng)用戶設(shè)備，簡(jiǎn)稱終端用戶機(jī)，是北斗系統(tǒng)不可缺少的的一個(gè)組成部分；根據(jù)北斗系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域不同，其終端用戶機(jī)的種類(lèi)也不同，包括手持型用戶機(jī)、海上救生型用戶機(jī)、車(chē)載型用戶機(jī)、船載型用戶機(jī)、指揮型用戶機(jī)等等。上述所有終端用戶機(jī)都包括四個(gè)基本部分，分別是射頻處理部分、數(shù)字基帶信號(hào)處理部分、控制與接口部分以及顯示部分。
(一)射頻處理部分。包括接收通道和發(fā)射通道。其中接收通道，完成將接收到的射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波、放大、下變頻后轉(zhuǎn)換為基帶信號(hào)，并經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后給基帶提供數(shù)字基帶信號(hào)；發(fā)射通道對(duì)來(lái)自基帶處理部分的數(shù)字發(fā)射信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換、BPSK調(diào)制、上變頻到射頻信號(hào)，并經(jīng)過(guò)放大處理后發(fā)射到衛(wèi)星上去。
(二)數(shù)字基帶處理部分。包括接收模塊和發(fā)射模塊。北斗系統(tǒng)采用碼分多址擴(kuò)頻通信體制。其基本原理是在擴(kuò)頻通信中如果擴(kuò)展頻譜很寬，則意味著所采用的擴(kuò)頻碼速率很高，每個(gè)碼片占用的時(shí)間就很短。當(dāng)發(fā)射出去的擴(kuò)頻信號(hào)在被測(cè)物體反射回來(lái)后，在接收端解調(diào)出擴(kuò)頻碼序列，然后比較收發(fā)兩個(gè)碼序列相位之差，就可以精確測(cè)出擴(kuò)頻信號(hào)往返的時(shí)間差，從而算出二者之間的距離。測(cè)量的精度取決于碼片的寬度，也就是擴(kuò)展頻譜的寬度，碼片越窄，擴(kuò)展的頻譜越寬，精度越高。對(duì)于接收單元以數(shù)字基帶信號(hào)為輸入，需要完成擴(kuò)頻碼同步與解擴(kuò)、載波同步與解調(diào)、幀同步、譯碼校驗(yàn)等處理，將接收到的信息送到接口單元進(jìn)行進(jìn)一步處理；發(fā)射模塊以接口模塊送來(lái)的發(fā)射信息為輸入，進(jìn)行編碼、擴(kuò)頻、并經(jīng)過(guò)濾波后送到射頻處理部分發(fā)射出去。
(三)控制與接口部分。主要完成對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理，恢復(fù)出通信信息，送給顯示單元顯示；響應(yīng)人機(jī)界面的操作，進(jìn)行相應(yīng)的處理。
(四)顯示部分顯示導(dǎo)航、定位、通信信息。
如圖1所示終端用戶機(jī)，采用板上集成系統(tǒng)，主要包括PDA(10)、CPU(11)、DSP(12)、射頻處理部分(6)、D/A(13)、A/D(14)、FPGA(15)，CPU(11)可連接外設(shè)(7)，能夠根據(jù)終端用戶機(jī)協(xié)議規(guī)定進(jìn)行相互通訊。注大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷?，簡(jiǎn)稱FPGA；數(shù)字信號(hào)處理器，簡(jiǎn)稱DSP；中央處理器，簡(jiǎn)稱CPU；個(gè)人數(shù)字助理，簡(jiǎn)稱PDA；外部設(shè)備，簡(jiǎn)稱外設(shè)。
在圖1中，F(xiàn)PGA(16)主要完成基帶數(shù)據(jù)處理工作；DSP(13)輔助FPGA(16)完成基帶數(shù)據(jù)處理工作中一些相對(duì)復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理；CPU(11)控制FPGA(16)的初始化，將基帶處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)協(xié)議層處理，給FPGA(16)組織發(fā)送數(shù)據(jù)；將數(shù)據(jù)顯示在PDA(10)上，接收PDA(10)的輸入，以及實(shí)現(xiàn)和外設(shè)的通訊。目前，從事北斗系統(tǒng)終端用戶機(jī)生產(chǎn)的廠商或研究機(jī)構(gòu)有十幾家，主要采用這種板上集成結(jié)構(gòu)。另外，有些廠商也采用FPGA(16)直接完成DSP(13)的功能，PDA(10)完成CPU(11)功能，從而將圖1的電路結(jié)構(gòu)演變成射頻處理單元+FPGA+CPU/PDA的高級(jí)板上集成系統(tǒng)。
北斗系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，每種領(lǐng)域都可能包括在特殊環(huán)境下的使用，因此，不論是哪種類(lèi)型終端用戶機(jī)，人們都要求①體積小、重量輕，以便于攜帶；②功耗小，待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)；③可靠性高；④價(jià)格便宜，利于批量生產(chǎn)和普及。但是，上述目前的板上集成系統(tǒng)終端用戶機(jī)，普遍存在與上述要求對(duì)應(yīng)的不足①體積不夠小、重量較重，不利于攜帶；②功耗大，大多待機(jī)時(shí)間只有4～5小時(shí)，電池需要頻繁充電；③器件集成度不高，難以批量生產(chǎn)，價(jià)格高且可靠性較低；④由于板上集成的各種芯片，接口不統(tǒng)一，靈活性低，不利于添加新功能。另外，從用戶的角度講，小型化、低功耗，低成本和高可靠性以及模塊化是終端用戶機(jī)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，這種趨勢(shì)要求終端用戶機(jī)的集成度要高，最好是單片系統(tǒng)集成、完全實(shí)現(xiàn)終端用戶機(jī)的功能。
專用集成芯片Application-specific integrated circuit，簡(jiǎn)稱ASIC，是一種專門(mén)用于某種應(yīng)用的芯片，它區(qū)別于一般芯片，它一般只能用于一種特定應(yīng)用，但它比一般芯片較速度快、集成度高。制造一種新的特定用途的ASIC芯片包括設(shè)計(jì)、分析、綜合、模擬、模型和測(cè)試等等。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，如何基于ASIC技術(shù)實(shí)現(xiàn)終端用戶機(jī)中基帶處理單元電路和控制與接口單元電路的單芯片集成化，降低終端用戶機(jī)的體積、重量、功耗和成本，從而便于實(shí)現(xiàn)便攜，適應(yīng)野外環(huán)境；進(jìn)一步，實(shí)現(xiàn)高集成終端用戶機(jī)的模塊化，提供靈活的接口，從而使更尖端的衛(wèi)星定位系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成為可能；進(jìn)一步，降低高集成終端用戶機(jī)的動(dòng)態(tài)功耗，延長(zhǎng)終端用戶機(jī)的電池可待機(jī)時(shí)間。
本實(shí)用新型上述技術(shù)問(wèn)題這樣解決，構(gòu)造一種北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的終端用戶機(jī)，是北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的組成部分，包括依次雙向電連接的射頻處理部分、數(shù)字基帶信號(hào)處理部分和可連接外設(shè)和終端用戶機(jī)顯示部分的控制與接口部分，其特征在于，所述數(shù)字基帶信號(hào)處理部分和控制與接口部分內(nèi)置在集成芯片中。
該用戶機(jī)這樣接收和發(fā)射由天線進(jìn)入的高頻衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)所述射頻處理部分進(jìn)入所述芯片，再由所述基帶處理模塊和CPU分收、發(fā)對(duì)指定地址的擴(kuò)頻碼進(jìn)行擴(kuò)頻信號(hào)處理并響應(yīng)，然后通過(guò)所述射頻處理部分將應(yīng)答以預(yù)定格式發(fā)射回衛(wèi)星。這樣，無(wú)需價(jià)格高昂的FPGA和CPU，也不需要專門(mén)的PDA，提高了系統(tǒng)集成度，降低功耗和成本，其技術(shù)特點(diǎn)是利用ASIC技術(shù)實(shí)現(xiàn)北斗系統(tǒng)終端用戶機(jī)的單片集成，將目前終端用戶機(jī)系統(tǒng)板上的CPU和FPGA實(shí)現(xiàn)的功能電路集成到集成電路芯片中；進(jìn)一步根據(jù)技術(shù)需要，還可以選擇將射頻處理單元集成到芯片中。
按照本實(shí)用新型提供的用戶機(jī)，其特征在于，所述芯片包括內(nèi)部總線以及連接在其上的用于總控制的CPU、可連接所述顯示部分或外設(shè)的外圍接口單元和連接所述射頻處理部分的基帶處理模塊。
接收時(shí)，該芯片這樣處理所述基帶數(shù)據(jù)處理模塊將所述模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻碼同步與解擴(kuò)、載波同步與解調(diào)、幀同步、譯碼校驗(yàn)，獲取數(shù)據(jù)結(jié)果，通過(guò)所述總線送入所述CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)拼裝和計(jì)算，并可進(jìn)一步通過(guò)所述接口電路將所述數(shù)據(jù)結(jié)果送到外設(shè)進(jìn)行處理；發(fā)送時(shí)，該芯片這樣處理所述CPU根據(jù)用戶設(shè)置或接口電路來(lái)的數(shù)據(jù)信息組織發(fā)送數(shù)據(jù)送給所述基帶數(shù)據(jù)處理模塊，經(jīng)編碼、擴(kuò)頻和濾波后送入所述D/A轉(zhuǎn)換器。
該芯片基本工作還包括上電后，芯片內(nèi)集成的CPU通過(guò)外圍接口得到基帶數(shù)據(jù)處理單元的初始值對(duì)基帶數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行初始化。
按照本實(shí)用新型提供的用戶機(jī)，其特征在于，所述芯片還包括位于所述基帶處理模塊和內(nèi)部總線之間、所述基帶處理模塊指定雙向端口上的用于所述基帶處理單元和CPU之間進(jìn)行控制狀態(tài)交互中介的基帶寄存器，所述基帶寄存器雙向連接所述內(nèi)部總線。
按照本實(shí)用新型提供的用戶機(jī)，其特征在于，所述芯片還包括位于所述基帶處理模塊和內(nèi)部總線之間、所述基帶處理模塊指定輸出和輸入端上的用于所述基帶處理單元和CPU之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互中介的接收存儲(chǔ)器和發(fā)送存儲(chǔ)器，所述接收存儲(chǔ)器和發(fā)送存儲(chǔ)器雙向連接所述內(nèi)部總線，所述接收存儲(chǔ)器和發(fā)送存儲(chǔ)器可以是單或雙端口存儲(chǔ)器。
按照本實(shí)用新型提供的用戶機(jī)，其特征在于，所述基帶寄存器雙向連接所述內(nèi)部總線，該基帶寄存器是CPU和基帶處理模塊之間的控制狀態(tài)交互中介，CPU通過(guò)基帶寄存器配置基帶處理模塊的初值(比如初相、生成多項(xiàng)式等)，CPU也通過(guò)基帶寄存器控制基帶處理模塊的關(guān)閉、啟動(dòng)等功能?；鶐幚砟K通過(guò)基帶寄存器通知CPU是否有數(shù)據(jù)要接收，接收數(shù)據(jù)CRC校驗(yàn)結(jié)果是否錯(cuò)、發(fā)送數(shù)據(jù)是否完成等狀態(tài)信息；按照本實(shí)用新型提供的用戶機(jī)，其特征在于，所述發(fā)送存儲(chǔ)器是CPU和基帶處理模塊之間發(fā)送數(shù)據(jù)交互中介。CPU將組織后的發(fā)送數(shù)據(jù)寫(xiě)入發(fā)送存儲(chǔ)器中，通過(guò)基帶寄存器啟動(dòng)基帶處理模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，然后基帶處理模塊可以從發(fā)送存儲(chǔ)器讀出發(fā)送數(shù)據(jù)，進(jìn)行編碼、擴(kuò)頻、并經(jīng)過(guò)濾波后送到射頻處理部分發(fā)射出去。
按照本實(shí)用新型提供的用戶機(jī)，其特征在于，所述接收存儲(chǔ)器是CPU和基帶處理模塊之間接收數(shù)據(jù)交互中介?；鶐幚砟K將處理后的數(shù)據(jù)結(jié)果寫(xiě)入接收存儲(chǔ)器中，通過(guò)基帶寄存器通知CPU有數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備好，然后CPU可以從接收存儲(chǔ)器讀出基帶處理模塊將處理后的數(shù)據(jù)結(jié)果。
按照本實(shí)用新型提供的用戶機(jī)，其特征在于，所述接收存儲(chǔ)器和發(fā)送存儲(chǔ)器可以是雙端口或單端口存儲(chǔ)器。當(dāng)是單端口存儲(chǔ)器時(shí)，CPU和基帶處理模塊之間存在仲裁機(jī)制。
終端用戶機(jī)動(dòng)態(tài)功耗，主要是因?yàn)殡娐饭?jié)點(diǎn)電平翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生的，只要減少電路節(jié)點(diǎn)翻轉(zhuǎn)，就可以降低動(dòng)態(tài)功耗。因?yàn)榛鶐盘?hào)來(lái)自多個(gè)波束信號(hào)，在許多應(yīng)用場(chǎng)合下，并不需要所有的波束都工作，此時(shí)可以讓對(duì)應(yīng)波束的時(shí)鐘使能寄存器無(wú)效，關(guān)閉對(duì)應(yīng)波束處理電路的時(shí)鐘；或讓對(duì)應(yīng)波束的工作使能寄存器無(wú)效，讓對(duì)應(yīng)波束處理電路節(jié)點(diǎn)不發(fā)生翻轉(zhuǎn)，降低動(dòng)態(tài)功耗。在有些應(yīng)用場(chǎng)合，基帶處理模塊只是間歇性的工作，此時(shí)也可通過(guò)間歇性地關(guān)閉基帶處理模塊時(shí)鐘或停止基帶處理模塊工作方式來(lái)降低動(dòng)態(tài)功耗。根據(jù)基帶信號(hào)的特點(diǎn)，本實(shí)用新型針對(duì)基帶處理單元提出了采用時(shí)鐘關(guān)閉方式和工作使能方式降低動(dòng)態(tài)功耗的方案按照本實(shí)用新型提供的用戶機(jī)，其特征在于，所述芯片還包括位于所述基帶處理模塊和內(nèi)部總線之間、所述基帶處理模塊指定雙向端口上的用于所述基帶處理單元和CPU之間進(jìn)行控制狀態(tài)交互中介的基帶寄存器，所述基帶寄存器雙向連接所述內(nèi)部總線。
按照本實(shí)用新型提供的用戶機(jī)，其特征在于，所述基帶處理模塊包括用于控制其關(guān)閉或間歇工作的工作寄存器，所述用戶機(jī)還包括分別連接在所述工作寄存器設(shè)定工作模式數(shù)據(jù)的輸入端和工作時(shí)鐘輸入端的可輸出數(shù)據(jù)的工作模式選擇單元和可產(chǎn)生時(shí)鐘的時(shí)鐘門(mén)控單元，所述工作模式選擇單元和時(shí)鐘門(mén)控單元還連接，受可區(qū)分不需要工作的無(wú)線波束和識(shí)別間歇工作場(chǎng)合的所述CPU控制的基帶寄存器；所述工作模式選擇單元和時(shí)鐘門(mén)控單元可以是一個(gè)或多個(gè)。
按照本實(shí)用新型提供的用戶機(jī)，其特征在于，基帶寄存器包括指定的時(shí)鐘使能寄存器和工作使能寄存器，分別連接所述時(shí)鐘門(mén)控單元和工作模式選擇單元。
該方案涉及包括含時(shí)鐘使能寄存器、工作使能寄存器、工作模式選擇單元、時(shí)鐘門(mén)控單元和工作寄存器的降功耗電路，所述時(shí)鐘使能寄存器和工作使能寄存器包含在所述基帶寄存器中；所述降功耗電路這樣工作所述CPU分析基帶信號(hào)并根據(jù)分析結(jié)果改變所述時(shí)鐘使能寄存器和工作使能寄存器的值，再經(jīng)所述工作模式選擇單元和時(shí)鐘門(mén)控單元產(chǎn)生所述工作寄存器的數(shù)據(jù)輸入和時(shí)鐘輸入，然后再由所述工作寄存器控制所述基帶處理模塊是否工作。
工作寄存器是基帶處理模塊中的觸發(fā)器(由實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能的眾多觸發(fā)器組成)。工作寄存器的正常工作模式下，基帶處理模塊才能完成基帶信號(hào)處理功能。
所述時(shí)鐘門(mén)控電路和工作模式選擇電路的具體工作過(guò)程①工作模式選擇單元產(chǎn)生工作寄存器的數(shù)據(jù)輸入DINX。當(dāng)工作使能寄存器輸出EnableX有效時(shí)，工作模式寄存器輸出DINX選擇正常輸入；如果工作寄存器的工作時(shí)鐘CLKX使能，工作寄存器能正常工作。當(dāng)工作使能寄存器輸出EnableX無(wú)效時(shí)，工作模式寄存器輸出DINX選擇恒定的初值輸入；無(wú)論工作寄存器的工作時(shí)鐘CLKX是否使能，工作寄存器保持常值，降低了動(dòng)態(tài)變化功耗。②時(shí)鐘門(mén)控單元根據(jù)時(shí)鐘使能寄存器輸出CLKXEN產(chǎn)生門(mén)控時(shí)鐘CLKX。CLKX是工作寄存器的工作時(shí)鐘。當(dāng)CLKXEN無(wú)效時(shí)，門(mén)控時(shí)鐘CLKX恒定輸出高電平或低電平，工作寄存器的時(shí)鐘不翻轉(zhuǎn)，工作寄存器的輸出也不會(huì)發(fā)生改變，達(dá)到了降低動(dòng)態(tài)功耗的目的。當(dāng)CLKXEN有效時(shí)，門(mén)控時(shí)鐘CLKX的相位隨SCLK改變而改變，如果此時(shí)工作使能寄存器輸出EnableX有效，工作寄存器將正常工作。
所述降功耗電路可以因?yàn)榛鶐幚砟K處理的的波束數(shù)量而存在多個(gè)時(shí)鐘門(mén)控電路和工作模式選擇電路。
所述基帶寄存器包括指定的時(shí)鐘使能寄存器和工作使能寄存器，分別連接所述時(shí)鐘門(mén)控單元和工作模式選擇單元。①時(shí)鐘使能寄存器工作在時(shí)鐘SCLK下，是基帶寄存器的一部分。時(shí)鐘使能寄存器受CPU控制，CPU能改變時(shí)鐘使能寄存器的值。時(shí)鐘使能寄存器的輸出CLKXEN信號(hào)控制時(shí)鐘門(mén)控單元的輸出CLKX。②工作使能寄存器工作在時(shí)鐘SCLK下，是基帶寄存器的一部分。工作使能寄存器受CPU控制，CPU能改變工作使能寄存器的值。工作使能寄存器的輸出EnableX信號(hào)控制工作模式選擇單元的選擇輸出DINX。
按照本實(shí)用新型提供的用戶機(jī)，其特征在于，所述芯片還包括連接在所述總線上的帶外掛處理器接口的接口存儲(chǔ)器，所述接口存儲(chǔ)器是雙口存儲(chǔ)器；所述接口存儲(chǔ)器可作為數(shù)據(jù)交互存儲(chǔ)器，也可以單獨(dú)作為所述CPU的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。CPU通過(guò)內(nèi)部總線可以讀寫(xiě)接口存儲(chǔ)器，外掛處理器可以通過(guò)外掛處理器接口讀寫(xiě)接口存儲(chǔ)器。CPU和外掛處理器可以同時(shí)訪問(wèn)接口存儲(chǔ)器，雙方可以通過(guò)預(yù)先定義的軟件協(xié)議實(shí)現(xiàn)并行數(shù)據(jù)通訊。接口存儲(chǔ)器有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)1)實(shí)現(xiàn)了CPU與外掛處理器之間的并行通訊，方便本裝置擴(kuò)展協(xié)處理器；2)方便更高級(jí)別的處理器把本裝置當(dāng)作協(xié)處理器一樣使用，利用接口存儲(chǔ)器向本裝置傳遞初始值(既基帶處理單元相關(guān)的初值可以不從外圍接口單元或存儲(chǔ)控制器得到)或其它控制信號(hào)，本裝置與更高級(jí)別的處理器配合完成基帶信號(hào)的接收與發(fā)送處理。
按照本實(shí)用新型提供的用戶機(jī)，其特征在子，所述芯片還包括可用于可連接外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或外設(shè)的與所述內(nèi)部總線雙向連接的存儲(chǔ)控制器。該存儲(chǔ)控制器產(chǎn)生CPU訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器的接口時(shí)序，CPU通過(guò)存儲(chǔ)控制器讀取用戶程序，訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或掛在存儲(chǔ)器接口總線上的其它外設(shè)。
按照本實(shí)用新型提供的用戶機(jī)，其特征在于，所述基帶處模塊可通過(guò)集成在所述單一芯片中的D/A和A/D轉(zhuǎn)換器連接所述射頻處理部分；所述射頻處理部分進(jìn)行上變頻或下變頻，所述A/D和D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換。
按照本實(shí)用新型提供的用戶機(jī)，其特征在于，所述CPU可以是中央處理器、數(shù)字信號(hào)處理器DSP或兩者集成的任一種，當(dāng)包含數(shù)字信號(hào)處理器DSP時(shí)，該數(shù)字信號(hào)處理器DSP可以輔助基帶處理模塊進(jìn)行一些(接收或發(fā)送)數(shù)據(jù)信號(hào)處理；所述外圍接口單元包括但不限于以下外圍接口通用異步收發(fā)器UART、通用串行總線USB、同步串行外圍接口SPI、內(nèi)部集成電路總線(I2C)或并行接口其中的任一種或多種。
本實(shí)用新型提出的北斗終端用戶機(jī)，與目前板上集成系統(tǒng)相比①采用單芯片集成，不再需要配套大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷?FPGA)和處理器(DSP或CPU)，大大降低終端用戶機(jī)的體積、重量、功耗和成本，有利于實(shí)現(xiàn)適應(yīng)野外環(huán)境的便攜機(jī)，并且提高了保密性；②提供了靈活的外圍接口和外掛處理器接口，實(shí)現(xiàn)終端用戶機(jī)的模塊化，降低了開(kāi)發(fā)更尖端的衛(wèi)星定位系統(tǒng)的復(fù)雜度。③采用的門(mén)控時(shí)鐘和工作使能兩種方式，進(jìn)一步降低了終端用戶機(jī)的功耗，實(shí)現(xiàn)了延長(zhǎng)待機(jī)時(shí)間的目的。


圖1是目前板上集成終端機(jī)的普遍硬件結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本實(shí)用新型提供的基于ASIC技術(shù)的終端用戶機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是圖2所示終端用戶機(jī)中“終端用戶機(jī)集成芯片U”的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是圖3所示結(jié)構(gòu)圖中實(shí)現(xiàn)降低動(dòng)態(tài)功耗部分的電原理圖具體實(shí)施方式
首先，說(shuō)明本實(shí)用新型的基礎(chǔ)點(diǎn)(一)本實(shí)用新型裝置基于北斗導(dǎo)航定位原理。終端用戶機(jī)要能夠根據(jù)北斗系統(tǒng)智能卡信息或外設(shè)來(lái)的信息進(jìn)行初始化配置；終端用戶機(jī)需要接收北系統(tǒng)的衛(wèi)星信號(hào)，并能向衛(wèi)星發(fā)送數(shù)據(jù)和信號(hào)；接收時(shí)終端用戶機(jī)要從接收到衛(wèi)星射頻信號(hào)解析出真實(shí)的信息，并能將真實(shí)信息送到外設(shè)(比如個(gè)人數(shù)字助理PDA或液晶顯示屏)進(jìn)行顯示，并根據(jù)外設(shè)輸入要求對(duì)相關(guān)信息做必要的計(jì)算(比如坐標(biāo)轉(zhuǎn)換)。發(fā)射時(shí)，終端用戶機(jī)能接受外設(shè)的指令，組織發(fā)送數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)最終轉(zhuǎn)換成射頻信號(hào)向衛(wèi)星發(fā)射；終端用戶機(jī)要能完成和外設(shè)以及智能卡的通訊協(xié)議要求的功能。
(二)本終端用戶機(jī)，與板上集成系統(tǒng)相比較，其最大特點(diǎn)是將基帶處理單元、處理器集成在單個(gè)集成電路芯片中，提供更為靈活的外圍接口和外掛處理器接口，并根據(jù)基帶處理單元的特點(diǎn)采用了降低動(dòng)態(tài)功耗的策略，具體是①集成的基帶處理單元對(duì)接收的射頻信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻碼同步與解擴(kuò)、載波同步與解調(diào)、幀同步、譯碼校驗(yàn)等處理，對(duì)發(fā)送信號(hào)行編碼、擴(kuò)頻，并經(jīng)過(guò)濾波等處理；②集成的處理器可以是中央處理器CPU或數(shù)字信號(hào)處理器DSP或兩者的組合。處理器可以運(yùn)行用戶程序，控制這個(gè)裝置的正常運(yùn)行；完成對(duì)基帶處理單元處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理，準(zhǔn)備基帶處理單元的發(fā)送數(shù)據(jù)；通過(guò)運(yùn)行用戶程序，實(shí)現(xiàn)用戶層協(xié)議。③集成的多個(gè)存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)基帶處理單元和處理器之間的數(shù)據(jù)交換，并利用專門(mén)的功能寄存器實(shí)現(xiàn)處理器和基帶處理單元的控制和狀態(tài)信息交換。④集成的接口存儲(chǔ)器，很方便地實(shí)現(xiàn)了處理器和和外掛處理器之間的數(shù)據(jù)交換。⑤集成的外圍接口單元，提供了本裝置和外圍設(shè)備通訊的硬件接口，為用戶協(xié)議實(shí)現(xiàn)提供了物理通道。⑥降低動(dòng)態(tài)功耗的電路結(jié)構(gòu)，是針對(duì)終端用戶機(jī)基帶處理單元的特點(diǎn)提出的，對(duì)不需要處理的波束信號(hào)，可以關(guān)閉對(duì)應(yīng)電路的工作時(shí)鐘或不使能對(duì)應(yīng)電路的觸發(fā)器數(shù)據(jù)輸入，從而停止電路內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)降低動(dòng)態(tài)功耗的目的。
進(jìn)一步，結(jié)合附圖進(jìn)行說(shuō)明。
(一)如圖2所示，本終端用戶機(jī)包括天線8、射頻處理部分、集成基帶處理部分和控制與接口部分的終端用戶機(jī)集成芯片3、顯示部分5和可連在其上的外設(shè)7。
(二)圖2中終端用戶機(jī)集成芯片3，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括外圍接口單元口30、處理器31、存儲(chǔ)控制器32、接口存儲(chǔ)器33、基帶寄存器34、接收存儲(chǔ)器35、發(fā)送存儲(chǔ)器36、數(shù)模轉(zhuǎn)換器37、基帶處理單元38、模數(shù)轉(zhuǎn)換器39和內(nèi)部總線300，具體如下(1)所述處理器31采用中央處理器CPU，其作用是①運(yùn)行用戶程序，控制整個(gè)裝置的正常運(yùn)行；②根據(jù)北斗終端用戶機(jī)協(xié)議對(duì)基帶處理單元38處理后的結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)拼裝；③根據(jù)北斗終端用戶機(jī)協(xié)議組織發(fā)送數(shù)據(jù)幀；根據(jù)北斗終端用戶機(jī)協(xié)議和智能卡與專用外設(shè)通訊；④根據(jù)用戶自定義協(xié)議和外掛處理器進(jìn)行通訊；⑤完成用戶自定義功能。用戶程序位于外掛存儲(chǔ)器，處理器31通過(guò)存儲(chǔ)控制器32訪問(wèn)外部程序和外部數(shù)據(jù)區(qū)；用戶可以在程序區(qū)實(shí)現(xiàn)用戶通訊協(xié)議中要求完成的功能。處理器31通過(guò)運(yùn)行用戶程序的方式控制整個(gè)裝置的正常運(yùn)行，因此本裝置不受北斗終端用戶機(jī)協(xié)議升級(jí)的影響，便于用戶產(chǎn)品的升級(jí)。
(2)所述外圍接口單元30是本裝置實(shí)現(xiàn)終端用戶機(jī)與外設(shè)通訊的硬件接口。該外圍接口單元包括多個(gè)通用異步收發(fā)器UART，其中一個(gè)UART完成與北斗系統(tǒng)專用智能卡的通訊；一個(gè)UART完成和終端用戶機(jī)專用外設(shè)的通訊；一個(gè)UART可以接全球定位系統(tǒng)(GPS)定位模塊，完成GPS定位和北斗定位的數(shù)據(jù)融合；其它UART可以根據(jù)用戶需要接相關(guān)的外設(shè)。UART接收時(shí)，UART將接收到的數(shù)據(jù)報(bào)送處理器31，處理器31根據(jù)通訊協(xié)議做出相關(guān)操作；UART發(fā)送時(shí)，處理器31根據(jù)通訊協(xié)議組織UART的發(fā)送數(shù)據(jù)和發(fā)送格式，完成終端用戶機(jī)通訊協(xié)議和其它用戶協(xié)議要求的功能。外圍接口單元30也包括多個(gè)中斷輸入；不同的中斷輸入可以喚醒處理器31完成相關(guān)的操作。外圍接口單元30還包括多個(gè)通用并口，處理器31可以從通用并口捕獲輸入狀態(tài)或輸出控制信息。外圍接口單元30還包括通用串行總線USB接口，本裝置利用USB接口可以與外部USB設(shè)備進(jìn)行大數(shù)據(jù)量快速通訊，比如從外部USB設(shè)備下載數(shù)字地圖等。外圍接口單元30包括同步串行外圍接口SPI，本裝置利用SPI接口實(shí)現(xiàn)與外圍設(shè)備的同步串行通訊，同步串行通訊與UART相比，提高了本裝置串行通訊的可靠度。外圍接口單元30還包括內(nèi)部集成電路總線(I2C)接口，可以和支持I2C的設(shè)備的微控制器(MCU)，A/D、D/A轉(zhuǎn)換器，儲(chǔ)存器，LCD控制器，LED驅(qū)動(dòng)器，I/O端口擴(kuò)展器以及實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
(3)基帶處理單元38完成對(duì)不同衛(wèi)星波束信號(hào)的信息解碼。上電后，處理器31從智能卡或外設(shè)或外掛處理器得到初始配置值，對(duì)基帶寄存器34進(jìn)行參數(shù)初始化，從而完成對(duì)基帶處理單元38的初始化。接收數(shù)據(jù)時(shí)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器39將來(lái)自射頻處理單元的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成基帶處理單元38能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，基帶處理單元38根據(jù)基帶寄存器的參數(shù)配置對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器39輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻碼同步與解擴(kuò)、載波同步與解調(diào)、幀同步、譯碼校驗(yàn)等處理，并將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備情況和數(shù)據(jù)校驗(yàn)狀態(tài)送到基帶寄存器34中；基帶寄存器34通過(guò)中斷方式通知處理器31來(lái)處理接收存儲(chǔ)器35中的數(shù)據(jù)(處理器31也可以通過(guò)查詢的方式判斷基帶處理單元38的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備情況和數(shù)據(jù)校驗(yàn)狀態(tài)，然后根據(jù)狀態(tài)去處理接收存儲(chǔ)器35中的數(shù)據(jù)。)發(fā)射時(shí)，處理器31將組織好的發(fā)送數(shù)據(jù)寫(xiě)入發(fā)送存儲(chǔ)器36中，然后通過(guò)基帶寄存器34啟動(dòng)基帶處理單元38的發(fā)送功能。基帶處理單元38發(fā)送功能被啟動(dòng)后，基帶處理單元38從發(fā)送存儲(chǔ)器36中讀出待發(fā)送數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行編碼、擴(kuò)頻，并經(jīng)過(guò)濾波后得到多比特的數(shù)字信號(hào)；基帶處理單元38將濾波后的數(shù)字信號(hào)送給數(shù)模轉(zhuǎn)換器37，數(shù)模轉(zhuǎn)換器37將該數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)；數(shù)模轉(zhuǎn)換器37轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)送到射頻處理單元，射頻處理單元將最后的信號(hào)發(fā)射出去。
(4)接口存儲(chǔ)器33實(shí)現(xiàn)了本裝置和外掛處理器之間的數(shù)據(jù)包通訊。接口存儲(chǔ)器33是一個(gè)雙口存儲(chǔ)器。本裝置通過(guò)接口存儲(chǔ)器13的外掛處理器接口，可以外掛一個(gè)處理器。處理器31和外掛處理器可以同時(shí)訪問(wèn)接口存儲(chǔ)器33，外掛處理器對(duì)接口存儲(chǔ)器33的訪問(wèn)和訪問(wèn)普通存儲(chǔ)器一樣方便。當(dāng)外掛處理器向本裝置傳遞數(shù)據(jù)時(shí)，一種常見(jiàn)的操作模式是外掛處理器先向接口存儲(chǔ)器33寫(xiě)入待傳遞的數(shù)據(jù)包，然后向存儲(chǔ)器33約定的地址寫(xiě)入輸入狀態(tài)指示；本裝置的處理器31從約定地址查詢到輸入狀態(tài)指示數(shù)據(jù)包準(zhǔn)備好后，將數(shù)據(jù)包從存儲(chǔ)器33中讀走，并從數(shù)據(jù)包得到外掛處理器輸入的實(shí)際數(shù)據(jù)。當(dāng)處理器31向外掛處理器傳遞數(shù)據(jù)時(shí)，一種常見(jiàn)的操作模式是處理器31先向接口存儲(chǔ)器33寫(xiě)入待傳遞的數(shù)據(jù)包，然后向存儲(chǔ)器33約定的地址寫(xiě)入輸出狀態(tài)指示；外掛處理器從約定地址查詢到輸出狀態(tài)指示數(shù)據(jù)包準(zhǔn)備好后，將數(shù)據(jù)包從存儲(chǔ)器33中讀走，并從數(shù)據(jù)包得到處理器31輸出的實(shí)際數(shù)據(jù)。處理器31和外掛處理器之間也可以不用查詢方式，而通過(guò)外圍接口單元30的中斷信號(hào)來(lái)通知對(duì)方是否有數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好。接口存儲(chǔ)器33有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)1)實(shí)現(xiàn)了處理器之間的并行通訊，方便本裝置擴(kuò)展協(xié)處理器；2)方便更高級(jí)別的處理器把本裝置當(dāng)作協(xié)處理器一樣使用，利用接口存儲(chǔ)器33向本裝置傳遞初始值(即基帶處理單元相關(guān)的初值可以不從外圍接口單元30或存儲(chǔ)控制器32得到)或其它信息，本裝置與更高級(jí)別的處理器配合完成基帶信號(hào)的接收與發(fā)送處理。
(三)將處理器、大規(guī)?？删幊唐骷﨔PGA等電路完成的功能集成到單一芯片中，已經(jīng)大幅度降低了系統(tǒng)功耗，而采用了本裝置的降低動(dòng)態(tài)功耗的電路，將進(jìn)一步降低了系統(tǒng)功耗，該電路如圖4所示，包括時(shí)鐘使能寄存器40、工作使能寄存器41、工作模式選擇單元42、時(shí)鐘門(mén)控單元43、工作寄存器44，具體如下(1)時(shí)鐘使能寄存器40工作在時(shí)鐘SCLK下，是基帶寄存器34的一部分。時(shí)鐘使能寄存器40受處理器31控制，處理器31能改變時(shí)鐘使能寄存器40的值。時(shí)鐘使能寄存器40的輸出CLKXEN控制時(shí)鐘門(mén)控單元的輸出CLKX。在實(shí)例中，時(shí)鐘使能寄存器40輸出CLKXEN有效值是“0”，即“0”將開(kāi)啟基帶處理單元38內(nèi)部觸發(fā)器的時(shí)鐘；“1”將關(guān)閉基帶處理單元38內(nèi)部觸發(fā)器的時(shí)鐘。
(2)工作使能寄存器41工作在時(shí)鐘SCLK下，是基帶寄存器34的一部分。工作使能寄存器41受處理器31控制，處理器31能改變工作使能寄存器41的值。工作使能寄存器41的輸出EnableX控制工作模式選擇單元42的選擇輸出DINX。在實(shí)例中，工作使能寄存器41輸出EnableX有效值是“1”，即“1”將選擇基帶處理單元38正常功能模式；“0”將選擇復(fù)位模式，工作寄存器44將停止翻轉(zhuǎn)。
(3)工作模式選擇單元42產(chǎn)生工作寄存器44的數(shù)據(jù)輸入DINX。當(dāng)工作使能寄存器41輸出EnableX有效時(shí)，工作模式選擇單元42輸出DINX選擇正常輸入；如果工作寄存器44的工作時(shí)鐘CLKX使能，工作寄存器44能正常工作。當(dāng)工作使能寄存器41輸出EnableX無(wú)效時(shí)，工作模式選擇單元42輸出DINX選擇恒定的初值輸入；無(wú)論工作寄存器44的工作時(shí)鐘CLKX是否使能，工作寄存器44保持常值，降低了動(dòng)態(tài)變化功耗。在實(shí)例中，DX是工作寄存器44的復(fù)位初值輸入，DY是工作寄存器44的正常值輸入，工作模式選擇單元42的輸出DINX是當(dāng)EnableX為“0”時(shí)，選擇DX作為DINX輸出；當(dāng)EnableX為“1”時(shí)，選擇DY作為DINX輸出。DINX的邏輯表達(dá)時(shí)如下if(EnableX＝0)DINX＝DX；elseDINX＝DY；當(dāng)EnableX為“0”，選擇DX作為DINX輸出，因?yàn)镈X是恒值，DINX將不變化。
(4)時(shí)鐘門(mén)控單元43根據(jù)時(shí)鐘使能寄存器40輸出CLKXEN產(chǎn)生門(mén)控時(shí)鐘CLKX。CLKX是工作寄存器44的工作時(shí)鐘。當(dāng)CLKXEN無(wú)效時(shí)，門(mén)控時(shí)鐘CLKX恒定輸出高電平或低電平，工作寄存器44的時(shí)鐘不翻轉(zhuǎn)，工作寄存器44的輸出也不會(huì)發(fā)生改變，達(dá)到了降低動(dòng)態(tài)功耗的目的。當(dāng)CLKXEN有效時(shí)，門(mén)控時(shí)鐘CLKX的相位隨SCLK改變而改變，如果此時(shí)工作使能寄存器41輸出EnableX有效，工作寄存器44將正常工作。在實(shí)例中，當(dāng)CLKXEN為“0”時(shí)，選擇SCLK作為CLKX輸出；當(dāng)CLKXEN為“1”時(shí)，選擇“1”作為CLKX輸出。CLKX的邏輯表達(dá)時(shí)如下if(CLKXEN＝0)CLKX＝SCLK；elseCLKX＝1；當(dāng)CLKXEN為“1”，選擇“1”作為CLKX輸出，即門(mén)控時(shí)鐘CLKX為恒值“1”，不會(huì)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，此時(shí)實(shí)現(xiàn)了降低動(dòng)態(tài)功耗的目的，而時(shí)鐘的動(dòng)態(tài)功耗是芯片的主要?jiǎng)討B(tài)功耗，降低時(shí)鐘動(dòng)態(tài)功耗，將大大降低整個(gè)芯片的動(dòng)態(tài)功耗。
(5)工作寄存器44是基帶處理單元38中的觸發(fā)器。工作寄存器44的正常工作模式下，基帶處理單元38才能完成基帶信號(hào)處理功能。觸發(fā)器的特點(diǎn)是只有在時(shí)鐘邊沿處(上升沿或下降沿)，采樣信號(hào)輸入，并將輸入信號(hào)保持到輸出上。在實(shí)例中，當(dāng)時(shí)鐘使能寄存器40的輸出是“1”時(shí)，時(shí)鐘門(mén)控單元43輸出給工作寄存器44是恒值“1”，不發(fā)生翻轉(zhuǎn)，即不存在時(shí)鐘邊沿，工作寄存器44也就不會(huì)發(fā)生改變。因此降低了電路的動(dòng)態(tài)功耗。當(dāng)工作使能寄存器41輸出EnableX是“0”時(shí)，工作模式選擇單元42送給工作寄存器44的信號(hào)輸入DINX是恒值DX，此時(shí)不管CLKX是否翻轉(zhuǎn)，工作寄存器44的輸出都不會(huì)翻轉(zhuǎn)，因此降低了電路的動(dòng)態(tài)功耗。
另，在實(shí)例中，本裝置可以處理多個(gè)波束的信號(hào)。每一個(gè)波束都有自己的時(shí)鐘使能信號(hào)CLKXEN和工作使能信號(hào)EnableX。在許多應(yīng)用場(chǎng)合下，基帶處理單元38并不需要處理所有波束的信號(hào)，此時(shí)可以讓對(duì)應(yīng)波束的時(shí)鐘使能寄存器無(wú)效，關(guān)閉對(duì)應(yīng)波束處理電路的時(shí)鐘；或讓對(duì)應(yīng)波束的工作使能寄存器無(wú)效，讓對(duì)應(yīng)波束處理電路節(jié)點(diǎn)不發(fā)生翻轉(zhuǎn)，降低動(dòng)態(tài)功耗。在有些應(yīng)用場(chǎng)合，基帶處理單元38只是間歇性地工作，此時(shí)也可通過(guò)間歇性地關(guān)閉時(shí)鐘或工作模式不使能的方式降低動(dòng)態(tài)功耗。
(1)所述使能寄存器41的輸出也可以設(shè)置為“0”有效，此時(shí)DINX的邏輯表達(dá)時(shí)如下if(EnableX＝1)DINX＝DX；elseDINX＝DY；當(dāng)EnableX為“1”，選擇DX作為DINX輸出，因?yàn)镈X是恒值，DINX將不變化。
(2)所述時(shí)鐘使能寄存器40的輸出也可以設(shè)置為“1”有效，此時(shí)CLKX的邏輯表達(dá)時(shí)如下if(CLKXEN＝1)
CLKX＝SCLK；elseCLKX＝0；當(dāng)CLKXEN為“0”，選擇“0”作為CLKX輸出，即門(mén)控時(shí)鐘CLKX為恒值“0”，不會(huì)發(fā)生翻轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求1.一種北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的終端用戶機(jī)，是北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的組成部分，包括依次雙向電連接的射頻處理部分(6)、數(shù)字基帶信號(hào)處理部分和可連接外設(shè)和終端用戶機(jī)顯示部分的控制與接口部分，其特征在于，所述數(shù)字基帶信號(hào)處理部分和控制與接口部分內(nèi)置在集成芯片(3)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用戶機(jī)，其特征在于，所述芯片(3)包括內(nèi)部總線(300)以及連接在其上的用于總控制的CPU(31)、可連接所述顯示部分或外設(shè)的外圍接口單元(30)和連接所述射頻處理部分(6)的基帶處理模塊(38)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述用戶機(jī)，其特征在于，所述芯片(3)還包括位于所述基帶處理模塊(38)和內(nèi)部總線(300)之間、所述基帶處理模塊(38)指定雙向端口上的用于所述基帶處理模塊(38)和CPU(31)之間進(jìn)行控制狀態(tài)交互中介的基帶寄存器(34)，所述基帶寄存器(34)雙向連接所述內(nèi)部總線(300)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述用戶機(jī)，其特征在于，所述基帶處理模塊(38)包括用于控制其關(guān)閉或間歇工作的工作寄存器(44)，所述用戶機(jī)還包括分別連接在所述工作寄存器(44)的工作模式選擇單元(42)，用來(lái)設(shè)定工作模式數(shù)據(jù)的輸入端和時(shí)鐘門(mén)控單元(43)用來(lái)設(shè)定工作時(shí)鐘輸入端，所述工作模式選擇單元和時(shí)鐘門(mén)控單元還連接基帶寄存器(34)，受可區(qū)分不需要工作的無(wú)線波束和識(shí)別間歇工作場(chǎng)合的所述CPU(31)控制；所述工作模式選擇單元(42)和時(shí)鐘門(mén)控單元(43)可以是多個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述用戶機(jī)，其特征在于，基帶寄存器包括指定的時(shí)鐘使能寄存器(40)和工作使能寄存器(41)，分別連接所述時(shí)鐘門(mén)控單元(42)和工作模式選擇單元(43)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述用戶機(jī)，其特征在于，所述芯片(3)還包括位于所述基帶處理模塊(38)和內(nèi)部總線(300)之間接收存儲(chǔ)器(35)和發(fā)送存儲(chǔ)器(36)；所述基帶處理模塊(38)和CPU(31)通過(guò)所述接收存儲(chǔ)器(35)和發(fā)送存儲(chǔ)器(36)交換數(shù)據(jù)；所述接收存儲(chǔ)器(35)和發(fā)送存儲(chǔ)器(36)雙向連接所述內(nèi)部總線(300)，所述接收存儲(chǔ)器(35)和發(fā)送存儲(chǔ)器(36)可以是單端口或雙端口存儲(chǔ)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述用戶機(jī)，其特征在于，所述芯片(3)還包括帶外掛處理器接口的與所述內(nèi)部總線雙向連接的接口存儲(chǔ)器(33)，所述接口存儲(chǔ)器(33)為雙端口存儲(chǔ)器；所述芯片(3)和外掛處理器通過(guò)所述接口存儲(chǔ)器(33)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包交換。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述用戶機(jī)，其特征在于，所述芯片(3)還包括可用于可連接外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或外設(shè)的與所述內(nèi)部總線(300)雙向連接的存儲(chǔ)控制器(32)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述用戶機(jī)，其特征在于，所述基帶處模塊(38)可通過(guò)集成在所述芯片(3)中的D/A和A/D轉(zhuǎn)換器連接所述射頻處理部分(6)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述用戶機(jī)，其特征在于，所述CPU(31)可以是中央處理器、數(shù)字信號(hào)處理器DSP或兩者集成的任一種；所述外圍接口單元(30)包括通用異步收發(fā)器UART、通用串行總線USB、同步串行外圍接口SPI、內(nèi)部集成電路總線(I2C)或并行接口其中的任一種或多種。
專利摘要本實(shí)用新型涉及并公開(kāi)了一種北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的終端用戶機(jī)，采用ASIC技術(shù)的，包括天線(8)、射頻處理部分(6)和集成電路芯片(3)；所述芯片(3)實(shí)現(xiàn)了CPU(31)和基帶處理模塊(38)的單一芯片集成，包括內(nèi)部總線(300)及其上的CPU(31)、外圍接口單元(30)和基帶處理模塊(38)，還包括連接在其上的可外掛處理器的接口存儲(chǔ)器(32)，以及降低基帶處理模塊(38)動(dòng)態(tài)功耗的低功耗電路；CPU(31)和基帶處理模塊(38)之間通過(guò)接收存儲(chǔ)器(35)和發(fā)射存儲(chǔ)器(36)交換數(shù)據(jù)。這種用戶機(jī)，高度集成、降低了終端用戶機(jī)的體積、重量、功耗和成本；模塊化、降低了開(kāi)發(fā)尖端的衛(wèi)星定位系統(tǒng)的復(fù)雜度；基于用戶基帶信號(hào)處理特征的低功耗方案，進(jìn)一步延長(zhǎng)了終端可待機(jī)時(shí)間。
文檔編號(hào)G01S19/13GK2800292SQ20042000012
公開(kāi)日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2004年1月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月22日
發(fā)明者王良清, 李勇 申請(qǐng)人:李劍