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從零開始研發(fā)GPS接收機(jī)連載——1、想法的萌發(fā)

• 前言
• 預(yù)期的目標(biāo)
• 硬件平臺(tái)
• 總結(jié)

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前言

堅(jiān)持寫博客也已經(jīng)半年了，很慶幸目前還在堅(jiān)持，而且勁頭也還沒有減少。每一篇博客要么是經(jīng)過了自己的思考、要么是經(jīng)過了自己的實(shí)操、要么是自己總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)，還是非常認(rèn)真對待的，絕大部分博客寫下來所花時(shí)間短的兩三個(gè)小時(shí)，長的五六個(gè)小時(shí)都有。那花這么多時(shí)間寫博客的目的是什么？當(dāng)然不是為了做雷鋒了，最重要的就是為了自己回顧知識(shí)，同時(shí)展示自我了。盡管寫這些東西大概率對我不會(huì)帶來什么本質(zhì)的變化，但可以當(dāng)做一個(gè)知識(shí)素材的原始積累吧，積累了記錄了總比隨著時(shí)間消散了還是強(qiáng)多了。
但之前的知識(shí)越來越模糊了，不去回過頭來實(shí)踐一下是很難完全撿起來了的。所以最近突然就有了一個(gè)大膽的想法，要在家里利用手中的資源來開發(fā)一個(gè)GPS接收機(jī)。

預(yù)期的目標(biāo)

利用手中的資源開發(fā)一個(gè)GPS接收機(jī)？當(dāng)然不是簡單的買一個(gè)現(xiàn)成的ublox模塊來輸出定位信息就完事了啊，我的想法是從捕獲、跟蹤、解算全流程都在FPGA中實(shí)現(xiàn)了，一般來說這往往是需要一個(gè)團(tuán)隊(duì)才能搞定，但現(xiàn)在我要看看一個(gè)人能不能搞定。因?yàn)橛辛酥暗幕A(chǔ)，我感覺自己還是有信心的，但也不敢說能夠?qū)崿F(xiàn)，也許這個(gè)連載寫著寫著就寫不下去了也是有可能的。
很長一段時(shí)間，我是以全棧工程師的目標(biāo)來要求自己的，盡管目前越大的公司分工越細(xì)，各個(gè)專業(yè)間的壁壘也是越來越厚，但我也是本著能多學(xué)一點(diǎn)是一點(diǎn)的想法，各個(gè)專業(yè)都希望去涉獵一點(diǎn)。特別是后面在一家創(chuàng)業(yè)公司后，這種”全棧”的能力得到了很大的鍛煉，當(dāng)然了越小的公司就越希望你啥都會(huì)，最好是你一個(gè)人全包了最好了。
但”全棧”并不意味著全部都精通，這也是不可能的。在精通FPGA的基礎(chǔ)上，把與FPGA交互的一些專業(yè)也能做到有所熟悉，如果能夠達(dá)到其他專業(yè)的工程師一兩年的水平，無論是對于你排查問題的思路，工作的效率都能有極大的提升，因?yàn)槟阌侄嗔思僃PGA工程師不具備的一些手段來解決問題，甚至在某些關(guān)鍵的時(shí)候能夠脫穎而出。
研發(fā)一個(gè)GPS接收機(jī)涉及的內(nèi)容如下圖，涉及的內(nèi)容和專業(yè)還是非常多的。其他的東西都有信心能夠搞定，但硬件實(shí)在不行，我曾經(jīng)不止一次想自學(xué)硬件，包括原理圖和PCB這些東西，但到后面都是從入門到放棄。所以我很佩服那些又會(huì)硬件又會(huì)軟件的人，估計(jì)我是沒有機(jī)會(huì)能夠?qū)W會(huì)硬件了。

硬件平臺(tái)

那如果沒有硬件那豈不是空中樓閣，怎么搞得起來呢？

其實(shí)我應(yīng)該算是一個(gè)無線電愛好者，從學(xué)校開始到現(xiàn)在各種開發(fā)板之類的七七八八的也差不多買了將近上萬塊錢了。還是很舍得給自己投資的。
1、 從最開始的51單片機(jī)最小系統(tǒng)
這是大學(xué)的時(shí)候搗鼓這些東西

2、 CYCLONE II FPGA開發(fā)板——我的第一塊FPGA開發(fā)板
盡管當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)室有不少板子可以調(diào)的，但我還是希望有一塊自己的板子。實(shí)驗(yàn)室板子都是XILINX的V4、V5系列的，再當(dāng)時(shí)還是很高端的。但當(dāng)時(shí)還是學(xué)生嘛，也就囊中羞澀了，花了四五百塊買了個(gè)黑金的Altera CYCLONE II的開發(fā)板。因?yàn)楫?dāng)時(shí)xlinx的開發(fā)板不多而且還貴，滿淘寶都是Altera的板子，所以也就沒得選了。

3、 CYCLONE III FPGA開發(fā)板
只所以買第二塊FPGA開發(fā)板，是因?yàn)楫?dāng)時(shí)我突然了解到CYCLONE III或者IV器件支持通過在線升級FPGA，例如通過串口升級FPGA。當(dāng)時(shí)我被這種功能強(qiáng)烈吸引了，但我手上的CYCLONE II卻不支持這種功能。就是為了單純想自己實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，咔擦，花一千大洋搞了一塊CYCLONE III的開發(fā)板。欣慰的是最后還真讓我實(shí)現(xiàn)了這個(gè)功能。只是現(xiàn)在真的太久沒用過ALTERA的板子了，基本上不怎么記得怎么實(shí)現(xiàn)的了。

4、 野火ARM開發(fā)板
對于這個(gè)開發(fā)板我實(shí)在是不知道該說啥，也是一時(shí)興起，幻想著能夠也精通ARM。結(jié)局就是 從入門到放棄！
這個(gè)板子就不了了之了，也是花了至少七八百。

5、 MiniEye開發(fā)板 AD9363 + zynq7030
這是我買的最貴的一個(gè)開發(fā)板了，2500大洋。教程基本都消化了一遍，基本都是視頻教程，目前已經(jīng)看不到了。但板子卻沒怎么用起來

6、 HackRF One 軟件無線電平臺(tái)
這個(gè)東西是在疫情剛開始的時(shí)候買的，這東西也花了一千多，正好在換工作的空檔期間，就想買一個(gè)這個(gè)來玩一玩，聽說能模擬和接收各種信號(hào)，例如GPS、LTE信號(hào)等。甚至還能接收民航客機(jī)的無線電等等。盡管有很多功能我都沒去折騰，當(dāng)時(shí)作為GPS模擬器還是知道怎么弄了。這樣對于我現(xiàn)在要開展的工作也就夠了
7、 簡易信號(hào)源
支持137.5M~4400M的頻率的信號(hào)源，只要兩百多塊錢，還能要求啥。買了
8、 簡易頻譜儀
號(hào)稱支持35M~4400M，但效果真的是不太好，只有將SPAN打成350MHz的時(shí)候，勉強(qiáng)看起來還算正確，只要SPAN打小點(diǎn)立刻就會(huì)失真很嚴(yán)重。所以這東西感覺有點(diǎn)雞肋。花了五百多塊錢買的淘寶貨。還能要求什么呢。

說了這么多，要準(zhǔn)備干一番大事了。我現(xiàn)在主要能用的資源就是
1、 MiniEye開發(fā)板 AD9363 + zynq7030
2、 HackRF One 軟件無線電平臺(tái)
3、 簡易信號(hào)源
4、 簡易頻譜儀
因?yàn)榻邮諜C(jī)只要接收，頻譜儀基本用不上（基于它這個(gè)性能，其實(shí)根本也用不了，/(ㄒoㄒ)/~~）
信號(hào)源可以用來測試點(diǎn)頻，來驗(yàn)證ADC是否能夠正常接收信號(hào)。

最重要的就是AD9363 + zynq7030開發(fā)板和HackRF One 軟件無線電平臺(tái)
AD9363 + zynq7030開發(fā)板就是接收機(jī)的主體了。
HackRF One 軟件無線電平臺(tái)作為GPS模擬器。
為啥不直接接天上的信號(hào)呢？
1、 我住的地方高樓林立，可見天被遮擋了大半，不清楚當(dāng)前時(shí)間天上衛(wèi)星狀況
2、 不想在買GPS有源天線，而且這個(gè)AD9363 + zynq7030開發(fā)板的RX SMA頭估計(jì)沒有饋電輸出，無法驅(qū)動(dòng)天線低噪放。
所以估計(jì)就怕到天線等東西準(zhǔn)備好了還是無濟(jì)于事。
因此采用GPS模擬器來進(jìn)行測試。好處肯定顯而易見了：模擬器出來的信號(hào)強(qiáng)度可以控制，而且模擬器信號(hào)中包含多少衛(wèi)星信號(hào)也是已知的，可以先直接拿手機(jī)接收信號(hào)來確認(rèn)衛(wèi)星信息。

最后，曬一張硬件平臺(tái)的真容：

鄙人房子太小，為了充分利用空間，在陽臺(tái)的墻上搭了個(gè)臺(tái)子。O(∩_∩)O哈哈~

總結(jié)

通過這個(gè)系列，希望能夠從算法、FPGA、嵌入式開發(fā)、Linux等方面做一個(gè)全面回顧，以博文的形式做好記錄，為博文添加素材，同時(shí)也對知識(shí)技能做好管理，以免自己的知識(shí)技能隨著時(shí)間而流失。
當(dāng)然了，對于大家想?yún)⒖嫉脑?#xff0c;連載文章只提供思路，和一些方案。文章中是不會(huì)提供詳細(xì)的代碼的，學(xué)武功沒有捷徑，靠的就是自己的主觀能動(dòng)性和日積月累
最后要說的是，這是一個(gè)巨大的工程，本人寫這篇文章的時(shí)候，工作完全還沒有開始，因此連我自己都不知道到哪個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)不會(huì)卡住無法進(jìn)行下去而被迫中止，畢竟個(gè)人的能力還是有限的，只能希望不要有這種事情發(fā)生。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的从零开始研发GPS接收机连载——1、想法的萌发的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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