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我所知道的RTU(原创）
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远动终端单元RTU是调度自动化系统终端基础设备。用于电力行业的RTU是安装在发电厂、变电站的一种基于“远动”技术（遥测、遥信、遥调、遥控）的自动化设备。它负责采集所在发电厂或变电所表征电力系统运行状态的模拟量或数字量，监视并向调度中心传送这些模拟量或数字量，执行调度中心发往所在发电厂或变电所的控制和调节命令。早期的远程终端是由一些分立元件构成的电子设备，它所能采集的信息量很少，功能较为简单。随着集成电路的布线逻辑式远程终端的产生，它所采集的信息量明显增加，实现的功能也有所增强。直到20世纪80年代初，远程终端采用了微型计算机，才使其发展到一个崭新的阶段。现代的远程终端是一个微型计算机为核心的具有多输入多输出通道，功能较为齐全的计算机系统。& 随着电力系统的迅速发展，对电网的监视和控制要求日益提高。作为采集电网运行数据和执行调度命令的远程终端，其作用也越来越重要。由远程终端提供设备可靠的实时数据，并正确执行控制和调节命令，是实现系统安全、可靠、经济运行的必不可少的手段之一。现谈谈本人所接触到的RTU的一些粗浅认识。一、RTU的内在特性在电网监控系统中，RTU的功能是指RTU对电网的监视和控制能力，也包括RTU的自检、自调和自恢复等能力。由于电网监控系统面对一个庞大而错综复杂的对象，RTU所承担的任务不仅数量多，而且复杂。RTU主要有以下几个功能：1.远方功能：RTU是安装在发电厂或变电所的远动装置，它与调度中心相距遥远，与调度中心计算机通过信道相连接。RTU与调度中心之间通过远距离信息传输所完成的监控功能，称为RTU的远方功能。远方功能有以下几种：（1）遥测，即远程测量。它是将采集到的被监控发电厂或变电所的主要参数按规约传送给调度中心。为了突出脉冲量和数字量，这里遥测仅指模拟量的测量。通常，一台RTU可以处理几十个甚至上百个遥测量。此外，RTU还可以传送数字值。这些数字值是指直接以数字的形式输入给RTU的一些物理量。它通常指电力系统中电能频率信号量、水力发电厂的水库水位等。RTU按规约将这些数字量送往调度中心。计数脉冲也是一种特殊的模拟量。在电网监控系统中，RTU所采集的脉冲量是指反映电能量的脉冲信号量。RTU能直接接收和累积这些脉冲信号，将其处理成电能信息，定时发送给调度中心。一台RTU一般可接受多达几十路电量脉冲信号。（2）遥信，即远程信号。它是将采集到的被监控发电厂或变电所的设备状态信号，按规约传送给调度中心。遥信参数包括：全厂事故总信号；开关位置信号；发电机、变压器各种保护动作信号等。这些设备状态可能是断路器、隔离开关的位置状态，继电保护和自动装置的动作状态，发电机组、远动设备的运行状态等。通常，一台RTU可能处理几十个甚至几百个遥信量。（3）遥控，即远程命令。它是调度中心发出改变运行设备状态的命令。这种命令包括操作发电厂或变电所各级电压回路的断路器、投切补偿电容器和电抗器、发电机组的启停等。因此这种命令只取两种状态命令，如断路器的“合”或“分”命令。一台RTU可以实现对几十个设备的远方操作。（4）遥调，即远程调节。它是从调度中心发出命令，实现远方调整发电厂或变电所的运行参数，如发电机有功功率自动调节、遥控、AGC命令有效、AGC命令退出和变压器分接头位置调整等。一台RTU可以实现对几个甚至十几个这类装置的远方调节。（5）事件顺序记录（SOE）及事故追忆。当RTU检测到发生遥信状态变位时，应立即组织变位信息，在CDT规约下优先插入向调度中心传送，同时记录发生遥信变位的时刻、变位状态和变位开关或变位设备序号，组成事件记录信息向调度中心传送。事故追忆是当故障时，故障前后相应量的打印记录，以供事故分析用。（6）电力系统统一时钟。在电力系统中，因设备或输电线路的故障时等，可能引起一系列的跳、合闸动作。为区分事件的前因后果，分布在同一电网中的不同发电厂或变电所应按同一时钟去记录发生事件的时间，这就要求电网内的时钟是统一的。为了及时纠正RTU时钟运行的误差，RTU必须具备对时功能。（7）转发，是指接收别的RTU送来的远动信息，根据上级调度的需要，按规约编辑组装后转发给指定的调度中心。（8）适合多规约的数据远传。RTU与调度中心之间的远距离信息交换是按一定规约传送的，RTU至少采用一种规约与调度中心通信。为了适应与几个调度中心的通信，RTU必须能运行相应的CDT和POLLING通信规约。2.当地功能：RTU的当地功能是指RTU通过自身或连接的显示、记录设备，就地实现对电网的监视和控制的能力。具体地说，电厂的RTU功能，就是在电厂的网控室实现对本厂电气部分的监视和控制的功能。当地功能包括以下几种：（1）CRT显示。与RTU相连的CRT显示器可以显示所在发电厂或变电所的电气主接线图。在这个主接线图上：可实现显示发电机组的运行状态、断路器的位置状态等重要遥信量；也可以在线显示发电厂或变电所的实时运行参数；同时，事故变位遥信和遥测越限告警也可通过CRT显示器醒目地显示出来。（2）汉字报表打印。与RTU相连接的打印机可以实现将数据信息打印记录，存档以备查索。通常打印机可完成三种类型的打印任务，即定时制表打印、召唤打印和事件记录随机打印。（3）本机键盘、显示器。RTU都有一块操作面板，在面板上带有小键盘和显示器，通过操作小键盘，显示器上显示有关信息，以实现巡测、定测、选测、显示等功能。3.其他功能：RTU的自检与自调功能反映了装置的可维护能力，可维护能力越强，RTU的可用率越高。RTU的程序自恢复能力是指RTU在受到某种干扰影响而使程序“走飞”时，能够自行恢复正常运行的能力。二、RTU与PLC的对比分析首先，从名词定义上就知它们有所不同。RTU是远程终端设备，它的远方功能----与调度中心之间通过远距离信息传输所完成的监控功能是其最显著的特点，因而注定了它的通信功能强大；&PLC是可编程逻辑控制器，在场站内进行数据汇总和指令处理，仅限于厂站内部近距离传送数据，其通信功能与RTU相比稍逊一筹。其次，它们的使用条件也有所区别。RTU一般不受地理环境限制，可在室外现场测量点附近安装。一个RTU可以就地控制几个、几十个或几百个I/O测量点，因而它的适应恶劣环境能力强。其工作温度一般在-40~85℃，防护等级高，可用于潜水艇工作。一个电池组供电工作时间有时长达数月。PLC通常用于厂站内工业流水线的控制，系室内安装。工作环境温度要求0－－55℃，空气湿度应小于85%。超过温度55℃要安装风扇通风，高于温度60℃要安装风扇或冷风机降温。传统的RTU没有可编程运算功能，现在的RTU大都具备了可编程运算功能，还有PID控制功能或逻辑控制功能、流量累计功能等。由于是新兴技术，势必是较先进的技术。它具有梯形图和C语言编程，屏幕组态软件编程等技术，运算能力强，可带液晶显示，就地显示和控制等，这一些都是PLC不能比拟的。& RTU与PLC使用功效也不尽相同。前面已述，RTU不仅具有远方功能，还具有当地功能以及自检与自调功能。PLC仅有当地功能。在各工业领域，RTU主要用于关乎企业重大经济效益的各生产环节遥测、遥信、遥调、遥控，PLC则侧重于企业内部消耗的工作节点参数控制。如发电厂RTU主要用于测量及传输发电机、主变、110kV、220KV及以上线路电流、有功功率、无功功率、有功电能量、无功电能量及全厂总有功功率、总无功功率、关口电度表总上网电量等数据，PLC则用于380V低压电机、6kV高压电机电流、有供负荷，汽机、锅炉辅机温度、压力等参数量的控制，主要反映厂用电量、汽耗、热耗、煤耗等内部经济指标。&现在许多发电厂（特别是水电厂）采用的是计算机监控系统，PLC是控制器，大多数情况下，一台PLC能同时控制多台机组，各台机组以成组方式接受PLC控制。AGC对PLC采用设点功率控制信号，向多台机组給定一个总的设点功率指令，由PLC将有功功率要求按当地策略分配给参加调节的机组控制单元LCU（火电厂是指DCS)，LCU响应PLC发出的指令，经分析比较后以增减功率的变脉宽信号发送给机组调速器并跟踪机组实发功率，直到逐渐逼近期望值。而RTU远动终端控制装置是一种简易的发电机组控制方法。该装置接受从调度中心发出的机组发电功率升降脉冲控制指令，直接控制调速器增减有功功率，其功率期望值的逼近是由AGC来判断的，没有中间闭环处理。由此可见，两者的控制程序不一样。三、我厂RTU应用案例介绍一）案例一：& & & &&我厂安装的TMS远程电量计量计费系统，能使相距遥远的调度中心人员足不出户，就可在主站进行关口电度表电能结算，并运作相应的考核和分析功能。这是RTU发挥的作用。& & & & &对于远程电量计量计费系统而言，FAG电表处理器就是接入数据较多的RTU。它由多个CPU结构组成，其工作流程如下图所示：& & && & & & & &电能量计量（计费）系统FAT配置图1.FAG概述& & & &&电表处理器FAG主要用来采集表计电能数据，进行必要的加工处理，再进行存储和显示，并按一定规约将数据送往主站。FAG有很多系列产品，其中有FAG12.4,FAG14和FAG15。& & & & FAG可以采集串行值也可以采集脉冲量，这要求使用不同的采集模块。其中脉冲值进来后最多可以进行5级运算，而串行值可以根据要求进行第4级和第5级运算以得到所需要的数据。FAG使用2A的额定保险丝，100--240V交流工作电源。它本身可以为外界提供直流24V电源。最多可以配置4个串口，这样就可以与4个主站同时通信，但增加的串口会占用采集模块的物理通道。每个脉冲模块可以驱动两个脉冲卡，每个脉冲卡最多采集10个脉冲量：每个串行模块也是驱动两个串行采集卡。而每个卡有3个RS485接口，每个485口最多可以挂8块ZU表，36个测量点。每个FAG最多可配置4个不同类型的采集模块。FAG是每一分钟采集一次ZU表，将数据保存在当前分钟寄存器中。由于FAG最多可以定义二个不同时间的积分周期，因此采集到的数据将在不同的时间分别被送到不同的积分周期缓冲区进行保存，然后再送往主站中去。与主站的通信方式较灵活，可以对每根通信线定义不同的通信速率，规约（可以是SCTM或IEC），MODEM方式以及每根通信线访问的通信缓冲区等。对FAG参数的编写和下载有多种方式，既可以用服务程序进行，又可以通过面板的按键手动设定完成。另外，FAG还可以配置数据卡和内置MODEM（型号为FHE3.4/.）及内置打印机。FKJ11.1与FHE3.4/.功能完全一样，只不过FKJ11.1是一个独立的装置。2.服务程序的使用说明& & & &服务软件可分为在线功能和参数功能两大类。在线功能包括参数数据库的存盘和读出；寄存器读写；报警确认与删除；时间设定；读出COM Buffer的数据等。参数功能是对FAG内部配置和数据处理过程所有参数的设置。它以图形窗口作为MMI(ManMachine Intertace），使用方便。根据用户的应用情况，一般只需要对如下几个窗口进行定义：时间功能，输入模块定义，测量值地址分配，COM-Buffer定义，通信功能等。当然，用户也可以根据要求对诸如求和功能，数据卡分配，费率，主/校表比较，显示顺序等进行定。每个窗口之间均有一定的约束条件，定义时必须合理分配，以便于维护。注意，FAG在用服务程序时要保证服务程序的版本必须与FAG主CPU的版本一致，且在下载参数时必须先装上电池（电池用于保存参数及数据，可用1年）。& & & &注意，FAG投入运行后将禁止人为的未经许可的修改，所有非法修改操作将被记录在事件缓冲区，并送往主站。平时，FAG的服务口和&Set&,&Clear&将被铅封。3.FAG特性说明& & & & FAG的基本功能有采集、处理、存储和通信。它最多可以装四个模块，每一模块最多能处理36个串行值，最多有6个RS485线，最多两个连接卡，最多能接入18块表，每个RS485线最多能接入8块ZU表。既可以采集串行值，又可以采集脉冲量。对脉冲量而言，它又可以进行1，2，3级运算，它们在采集模块里完成。4.5级运算在中央CPU完成。它可以对由串行值及脉冲量进行汇总运算。FAG提供了分钟寄存器，积分周期寄存器，信号寄存器，电能量寄存器及最大需量寄存器功能。其中我们只关心上一分钟寄存器和累加积分周期寄存器。每分钟末，当前分钟值拷贝到这一寄存器，即显示的是上一分钟的寄存器。处理单元进行积分周期值的计算，是根据来自输入模块最多64个结果值，80个输入值，以及来自中央处理单元最多18个结果值来完成的，并将计算结果存放在LastTm,CurrentTm,CumuLative Tm寄存器材中，它们都可以被显示。FAG最多可以定义4个RTU号，4个不同的通信线。每个通信线只访问哪几个RTU均可以被定义，各RTU只对哪些量进行存储也是可定义的，存储大小可定义。每个通信线可以定义成不同的通信方式。图一：FAG电表处理器二）案例二：& & & & &我厂采用GE公司生产的D200网络型远动终端装置。容量A1:32,D1:128,DO:8,PI:128。在D200RTU软件和通信规约配置方面，公司提供有D200嵌入式实时操作系统、D200实时数据库管理系统、D200网络通信管理系统、D200维护及诊断软件、D200双机切换软件、DNP3.0、通信规约软件、TCP/IP/DNP3.0网络通信软件等。采用双机冗余配置的D200系统，可以采用热备用状态或并行工作方式。& & & &&在采用双机主备运行方式时，所有的I/O模块通过双端口的D.20Link分别连接到两台D200上，与外部通信的串行接口通过RS232的切换模块与外部设备连接，两台D200间有一个用于识别运行状态的串行口相联。两台D200工作在主备状态时，由主D200负责运行。当主D200发生故障时，故障自动切换软件将整个系统的运行切换到另一台D200，实现D200双机系统主备运行方式的切换。I/O采用双机并行运行方式时，两台D200的I/O模块、以太网连接方式与双D200备用方式相同，串行通信的接口可以通过RS232切换模块接入两台D200，也可以直接分别接入两台D200，而D200间的状态识别通信口不再需要。此时两台D200完全处在并行运行模式，其控制和数据处理由外部计算机和设备进行选择，任何一台都可以作主处理机运行，当其中的一台故障时，设备能够自动切换到另一台D200系统上运行。& & & & &D200RTU提供的功能，包括数据采集、转换、模拟量和开关量的处理及传送，网络通信，事件顺序记录，接收主站对时命令或当地GPS时钟，采用不同通信规约分别与多个主站通信，接收智能IED信息并转送主站等。图二：D200远动主机
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重新设计了一个GPS定位器模块的PCB图，大家帮忙指点下
之前发过一个帖子，设计的GPS天线有问题，导致板子的天线传导太弱，收不到GPS卫星信号，因为不了解高频原理，对微带线不了解，导致设计的天线阻抗不匹配。
在大家的热情帮助下，我学习到了很多知识，了解了天线的基本原理。
我的GPS模块的第二个PCB版本已经绘制好了，麻烦各位帮忙看下哪里有问题么？真的非常感谢各位！！！（也顺便帮我看下GSM模块的天线有没问题）
我利用CITS25软件算出天线的50欧姆阻抗。我的PCB板子厚度是1.6mm的，铜厚度是0.035mm，天线和地的间距是0.2mm，材质用FR4，常数是4.2， 算出天线的宽度是1.08
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占位，坐等高手
填入的参数是没有单位的。想用毫米就都用毫米，想用英寸就都用英寸，比例对了就可以。
不信就把所有的尺寸扩大100倍（Er除外），算出的结果是一样的。
方案感觉都有问题，gps tracker都是需要低功耗模式，你这个主控ic选型本身就有问题！miniusb一般只用来充电就好！加入usb转串口肯定会影响功耗的！
pcb尺寸太大！
你这个纯粹就是玩具，离一个最简单的tracker都差距太远了！打回重做！
楼主勿怪，其实就是胡喷几句
告诉楼主, 你不是第一个, 也不是最后一个掉坑里的.
stm32f103C8T6的EMI有问题, 对GPS信号干预, 不信你拆掉MCU, 接PC上就有信号了.
换NXP或者Atmel的MCU就没问题
embeddev_1 发表于
方案感觉都有问题，gps tracker都是需要低功耗模式，你这个主控ic选型本身就有问题！miniusb一般只用来充电 ...
因为刚开始做定位器，所以尺寸做的有点大，以后会慢慢改进的，我的stm32可以运行在stop模式，功耗只要14ua电流，usb口的串口只是调试设置用的，平时都用不到。
YH_505 发表于
告诉楼主, 你不是第一个, 也不是最后一个掉坑里的.
stm32f103C8T6的EMI有问题, 对GPS信号干预, 不信你拆掉 ...
stm32不能跟gps模块放一起么？？？不会吧
大家帮忙看下哦，没问题就去制版了
设计的PCB图天线是这样的
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stm32不能跟gps模块放一起么？？？不会吧
是真的是，STM32会干扰GPS的
说stm32会干扰GPS是扯蛋！用st单片机做tracker多了去，
说stm32会干扰GPS是扯蛋！用st单片机做tracker多了去，
想想应该也不会啊&&st单片机这么流行
STM32为什么会干扰GPS信号，原因是什么，通过软件设置能解决吗
说stm32会干扰GPS是扯蛋！用st单片机做tracker多了去，
谁做谁知道！
strongzhang 发表于
谁做谁知道！
为啥会干扰gps啊，其他单片机就不会么？
stm32干扰gps不解。。。
告诉楼主, 你不是第一个, 也不是最后一个掉坑里的.
stm32f103C8T6的EMI有问题, 对GPS信号干预, 不信你拆掉 ...
那F4系列的怎么样？
见过autoquad用F405/F407和ublox集成在一块板子上的飞控，定点效果非常好。
我也做了快国产的北斗。。。可能是天线的问题，信号就是个渣渣
告诉楼主, 你不是第一个, 也不是最后一个掉坑里的.
stm32f103C8T6的EMI有问题, 对GPS信号干预, 不信你拆掉 ...
其他系列的有无同样问题？
fengyunyu 发表于
其他系列的有无同样问题？
我的板子做好了，现在gps信号很好，50秒以内成功定位，没有干扰问题啊，
mark。。。。。。。。。。。。。。。
楼主要做定位器&&联系我 我帮你解决问题&&其实不是STM32 干扰&&GPS 问题 而是 板材&&间距宽度&&阻焊厚度 的影响&&还有一点 关键&&你为毛不加一级lan+swa&&加上后 瞬间 性能不知道提升多少倍 ，参数处理好了&&能在15-20秒之间 完成冷启动准确定位 。
说stm32会干扰GPS是扯蛋！用st单片机做tracker多了去，
你都没试过扯什么鸡巴蛋啊，事实证明了，不信自己去试试嘛
Mark,GPS...
楼上说&stm32的emi大，干扰接收机信号质量这个问题；&。用的是无源天线？
楼主&&陶瓷天线& &做过没 ？有时定位好久
楼主&&陶瓷天线& &做过没 ？有时定位好久
现在定位效果挺好的，用STM32会影响GPS定位信号，MCU最好离GPS模块远点吧。&&用无源天线，正常情况下30S定位成功
楼主，能不能把你的装机软件给我发一下
阿莫电子论坛, 原"中国电子开发网"集成多媒体功能的GPS方案
集成多媒体功能的GPS方案
卫星定位概述&
全球卫星导航的基本原理是：卫星发射导航电文，其中包括测距精度因子、开普勒参数、轨道摄动参数、卫星钟差参数和大气传播迟延修正参数等。地面接收机根据码分多址CDMA或频分多址FDMA的特点区分各导航卫星，接收并识别相应的导航电文，测量发来信号的传播时间，利用导航电文中的一系列参数逐步计算出卫星的位置。接收机只要能接收到至少4颗卫星信号，就可确定其位置和钟差。在全球导航系统中
卫星定位概述&
全球卫星导航的基本原理是：卫星发射导航电文，其中包括测距精度因子、开普勒参数、轨道摄动参数、卫星钟差参数和大气传播迟延修正参数等。地面接收机根据码分多址CDMA或频分多址FDMA的特点区分各导航卫星，接收并识别相应的导航电文，测量发来信号的传播时间，利用导航电文中的一系列参数逐步计算出卫星的位置。接收机只要能接收到至少4颗卫星信号，就可确定其位置和钟差。在全球导航系统中，用户接收机根据卫星导航电文不断地核准其时钟钟差，可以得到很高的时钟精度，这就是精确的卫星授时；根据导航电文的规律性的时序特征，通过计数器，可以得到高精度的同步秒脉冲信号，用于同/异地多通道数据采集与控制的同步操作。
1 本方案基本功能
①GPS定位导航：系统自动计算出达到目的地的最佳路径，同时在使用过程中会有语音提示，让旅行更为安全快捷。
②视频播放功能：本机可选择SD卡中的视频文件即可实现观赏影片功能，支持avi、mpg和wmv等视频格式。
③音频播放功能：选择SD卡中的音乐即可欣赏，支持MP3/wma/ogg等音频格式。
④图片浏览功能：支持JPG（JPEG）/ GIF/ BMP等图片格式的阅览。
⑤文本阅读功能：支持TXT文本格式的阅览。
⑥PDA功能：带有简便的OFFICE办公套件，可以打开日常电脑中编辑的word /excel/ ppt/ pdf 等文档。
2 方案原理
方案原理框图如图1所示。
图1 方案原理框图
方案采用当前最流行的ARM920T内核的SAMSUNG S3C2440嵌入式芯片，S3C2440处理器是Samsung公司基于ARM公司的ARM920T处理器核，主频400MHz，最高可达533MHz，这是目前世界上主频最快的嵌入式移动CPU之一，内核电压为1.3V，采用16/32位 ARM920T RISC核心，能提供丰富接口，如数码摄像头、TFT/STN液晶屏、USB、HOST/DEVICE、IIS音频、NAND闪存、SD/MMC存储卡以及触摸屏，有8通道10位 ADC等。产品电源采用USB供电、车充供电、电充供电和电池供电四种供电方式。GPS接收模块采用正原的ZYM-GM21_GUIDE，该模块采用 SIRFstarIII, 内嵌高性能ARM7TDMI CPU，可以接收到20颗卫星的信号，不导航时可以关闭GPS模块以省电，该模块尺寸为 42 (L) ×20 (W) ×8 (H) (mm)，输入电压为直流+3.6～+4.2V，数据更新每秒一次，热启动时间小于1s（在开阔地点），冷启动时间小于35s(在开阔地点)。LCD屏采用三星3.5英寸数字屏,该屏分辨率为320×240，16M色TFT 真彩LCD, 带LED 背光触摸屏。闪存存放已调试好的用户应用程序、嵌入式操作系统和其他在系统掉电后需要保存的用户数据等；SDRAM存储器作为系统运行时的主要区域，系统和用户数据及堆栈均位于SDRAM存储器中；SD卡存放凯利德的电子地图，用1Gb卡可以存放全国地图。
首先，CPU完成对GPS和外围接口的初始化工作；CPU还必须要周期性地对系统终端的当前状态做出测试及判断，并对各种实际情况做出相应的处理，以保证系统能正常而稳定地工作，同时实时显示客户需要了解的各种信息和产品基本功能中要求的各种信息。
3 关键器件的选型原则
做数码产品主要是选好CPU，CPU定好后，其他很多外围电路就基本定了，因为有很多现成的参考电路和有关专题的应用电路。对于新手或经验不足的工程师，最好就用IC原厂或方案公司提供的参考电路，因为这是通过专业技术人员考虑和实验过的。在通过以后自己实验验证基础上，处于降低成本和提高性能的需要，再更换部分/个别元器件。
①CPU的选择
选主CPU是关键，首先，要考虑到CPU的性能是否与你的设计规划一致，这个CPU将来能否满足你的需要，因为熟悉一个CPU不容易，将来换一个CPU也不容易，会浪费时间，这个CPU要能满足你的产品更新换代需要。其次，CPU的价格是否能满足你的需要，你要做高档/中档/低档产品，你做的产品功能是否很多或单一，这些也决定你的选择。再次，你的现有资源很大程度上决定你的选择，如你和哪个CPU公司或技术支持公司比较熟悉，能够给你提供最大的技术支持和价格支持及各种服务。最后，你以前熟悉哪些CPU，你以前的知识可以减少开发时间并减少不成功的风险。
由于三星具有性价比高的特点,可以做功能完善的产品线，便于将来升级加一些附加功能，如增加手机、移动电视、摄像头和PDA等功能，且很多通用性嵌入式产品都能用三星CPU来实现,所以我们选用三星的作为主CPU。
②卫星接收模块的考虑
现在大都用SIRFⅢ的芯片做GPS产品，所以这点是定的。选择哪个公司的GPS接收模块呢？我们的原则是要用集成了天线的模块，这样的目的是这种GPS模块做出来的产品接收性能稳定些；这种产品的GPS天线是内嵌的，不是外挂的，所以产品的体积小些；同时由于不用考虑天线的安装和布局，使得设计简单，容易调试且容易保证产品性能一致。通过测试，我们选用正原的ZYM-GM21_GUIDE做为GPS接收模块，该模块20mm的宽度使我们的产品能做成超薄，使的产品外观更好看。
4 主要模块的硬件电路图及说明
①CPU和存储器接口图
如图2所示，由于S3C2440有现成的SDRAM、FLASH、EEPROM、SD CARD和USB等接口，只要按S3C2440的说明书和参考资料设计很容易实现图２。其中FLASH用于保存程序，EEPROM用于保存静态数据，SDRAM用于保存动态数据，SD卡用于保存地图数据资料和给用户自己留用。一般省和区（如东北三省区）地图容量要400Mb空间，全国地图要800Mb空间，所以1Gb的SD卡可以够用。
图２ CPU和存储器接口图
②声音处理电路
图３为声音处理电路图，通过控制CPU寄存器，声音通过CPU的IIS-BUS输出给D/A转换电路，再通过功放输出。
图３ 声音处理电路图
③显示和视频输出
图４为显示和视频输出图，由于S3C2440有LCD接口电路，所以实现起来很容易。通过视频转换D/A，可以输出Y/C信号和CVBS信号，以方便外接显示器显示。
图４ 显示和视频输出图
④CPU对GPS的控制
主要是通过串行口发送控制命令实现（GPS采样周期的设置、GPS输出数据选择、通信波特率设置等），同时通过串行口接收GPS定位信息。由于GPS输出数据采用NMEA-0183（V 3.01）格式，输出数据为多组，在本系统中，仅选取其中的一组数据：GPRMC(推荐最小数据量的GPS具体内容/传输数据)，其格式举例如下。其中，当且仅当GPS输出数据为有效定位数据时，对应的UTC时间才为当前准确时间。CPU和GPS模块的接口电路如图5所示。
图5 CPU和GPS模块的接口电路
通信控制线(CONTROL)包括: BOOT、GPS ON/OFF、TX/RX。BOOT高电平激活GPS模块启动内部程序，GPS ON/OFF用于关闭和打开GPS电源，当不用GPS功能时，关闭GPS 模块可以省电，TX为GPS 模块发送出来的导航数据，RX为给GPS模块的命令。
5 系统软件设计
程序采用了模块化设计，软件由一个主程序和若干个子程序构成，其中，子程序主要完成一些单一的基本功能，主程序则负责完成对各个功能模块（即子程序）的调用。软件主流程图如图6所示。
图6 软件主流程图
BOOTLOADER完成硬件设备初始化，设置堆栈，检测系统内存映射，将内存映像和根文件系统映像从FLASH读到RAM空间中，为内核设置启动参数，启动内核。
应用程序主要包括：GPS启动和接收处理程序、显示驱动程序、按键处理程序、触摸屏处理程序、视频播放程序、音频播放程序、图片浏览处理程序、文本阅读程序、PDA功能处理程序、待机和省电处理应用程序等。
6 多媒体功能等应用程序嵌入
WINDOWS CE.NET的GWES支持组成WINDOWS CE.NET图形用户界面的窗口、对话框、控件、菜单和资源,使用户能够控制应用程序。WINDOWS CE.NET将 MICROSOFT WIN32应用编程接口（API）、用户界面（UI）和图形设备接口(GDI)组合为图形窗口事件子系统（GWES）模块（GWES.EXE）,GWES是用户、应用程序和操作系统之间的接口。同时GWES还包括驱动程序的加载，主要包括显示、键盘、鼠标和触摸屏等的驱动等。本机自带播放器,也可用Windows media player 和 Beta player 播放器，选择SD卡中的视频文件即可实现观赏影片功能，支持avi、mpg和wmv 等视频格式。选择音频播放功能，可以播放SD卡中的音乐即可欣赏，支持mp3/wma/ogg等音频格式。启动音频或视频播放功能后，消息循环接收系统传送过来的消息，并把它发送到相应的窗口中进行处理，启动相应的视频或音频播放应用程序。
7 设计注意事项
① 卫星信号的接收失步
为了使产品应用于山区、极地等不开阔或易受太阳风暴等影响的地域时，在设计中加入防止卫星信号接收失步的软硬件措施。具体做法常常是设计本地精密的PPS产生电路、实时时钟RTC电路。当从接收端取得的NMEA格式信息中识别出所传定位/时钟信息无效时，立即启用本地PPS信号和RTC，并根据前面正常情况下物体的位置特征推断当前物体的位置。卫星信号接收恢复正常时，转而使用卫星定位时钟同步，同时清除本地PPS发生计数器，校正RTC时钟。图7为这种典型的防失步方案。
图7 卫星信号监测失步时的同步/时钟处理
②系统电源管理
卫星信号定位授时同步体系，特别是嵌入式便携设备，涉及到不同的电源供给，如液晶显示模块、主系统、CPU核，需要从电池得到各种供电电压。电源管理设计时，不要直接从电池电压同时变换得到1.8V、3.3V、5V，而应先升压得到最大的供电电压，再逐级降压得到所需各级供电电压，以保证系统正常工作，操作过程如图8所示。
图8 便携式卫星信号定位仪器的系统电源规划
需要重点考虑的是卫星信号接收部分的设计。为减少干扰，获得最好的接收效果，接收天线要尽可能靠近集成芯片的接收引脚；天线接口到芯片接收脚的微带线要尽可能短，宽度要2倍于PCB板厚，走斜切线，避免锐角、直角。要有独立的电源、地层。电源、地层要靠近顶/底层，大面积铺地PCB边缘处，电源层面积要小于地层；地层边缘要加一圈密密的过孔，顶层要有大量过孔和大面积地，尽可能使用金属罩屏蔽全部接收部分。
④高度定位
高架低的只有6m，GPS水平定位精度5～10m，垂直10～30m，GPS没法确定在高架上或高架下。用加装加速度计结合立体电子地图的办法来判断上高架了还下高架，如果没有立体电子地图的配合，在特殊地形处（山坡上的高处，多层高架）也会判断出错。
方案测试与评估
方案已经进行初步的功能测试、卫星信号接收测试和可靠性测试。功能测试主要考察整机电流是否正确，按键功能是否正确，各端口功能是否正常等。结果显示方案的功能正常，图像，语音的输出流畅，无噪声或扭曲现象。在卫星信号测试方面，主要考察方案对定位信号的接收能力。结果显示接收信号的信噪比都达到要求，在进行定位时间测试中，在常温、GPS信号覆盖强度为-103dBm的环境下进行测试，系统第一次定位时间小于1m，断电1分钟后重新定位时间小于3s。可靠性测试主要考察方案在不同温度、湿度、震动下的性能，结果显示方案在一般实际环境存在的变化范围内工作情况良好。
本文利用GPS定位和嵌入式系统理论实现GPS多媒体播放器,实际效果理想,在此基础上,可以进一步增加功能,如带摄像功能、手机功能和移动电视功能等,进行产品升级和更新换代。
型号/产品名
深圳市华信达通科技有限公司
深圳市动能世纪科技有限公司
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