案例背景:
當(dāng)時設(shè)計了一款鴿子定位器，用于記錄鴿子比賽的飛行軌跡，由于是安裝到鴿子腿上，要求定位器體積小質(zhì)量輕功耗低。我們采用mtk最新芯片完成了產(chǎn)品的開發(fā)，完全符合預(yù)期。
技術(shù)選型（選型要點：單芯片解決方案，功耗超低）
通過研究對比選定MTK的AG3335芯片，該芯片系統(tǒng)開放openMCU，可在GPS芯片上自由編程實現(xiàn)系統(tǒng)需要功能。在功耗表現(xiàn)上也是同領(lǐng)域佼佼者。
功耗對比圖：

GPS定位技術(shù)MTK全球領(lǐng)先的企業(yè)，其中MT3333芯片已發(fā)布8年時間，在市場上得到廣泛應(yīng)用，也是性能相當(dāng)出色的經(jīng)典產(chǎn)品。MTK的衛(wèi)星定位技術(shù)積累是相當(dāng)雄厚的。
產(chǎn)品采用MTK最新的基于Cortex-M4架構(gòu)12nm技術(shù)的定位芯片AG3335MN，該芯片是在MT3333的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，主頻530MHz、配備4MB flash、664KB SYSRAM、80KB UserSRAM、除了GPS雙頻接收解析功能外還包含一些基礎(chǔ)外設(shè)：2.0USB、4路10bitADC、串口、I2C、SPI、3路PWM，這些資源完全滿足系統(tǒng)所有功能，可以實現(xiàn)單芯片解決方案。
芯片定位性能如下圖所示：

定位系統(tǒng)框架圖：

系統(tǒng)的電源單元，輸入直流5V，充電芯片轉(zhuǎn)換至電池電壓給電池充電，電池電壓直接作為系統(tǒng)主電源供電，輔助電源將電壓通過DCDC進一步降低，以供給CPU核心處理單元，這樣有利于提高電池電量利用率，降低功耗，最終整機在定位期間12mA、待機時21uA。GPS天線信號采用一級放大和一級濾波送入芯片。定位器和充電器之間通過串口通信，進行數(shù)據(jù)交互設(shè)置和數(shù)據(jù)上報。充電器采用4G的Cat1模塊通信，傳輸速度快，覆蓋面大，技術(shù)不易被淘汰。
系統(tǒng)框架
系統(tǒng)主要包括硬件層、驅(qū)動層、SDK&FreeRTOS系統(tǒng)層、應(yīng)用層，如下圖所示：

【硬件電路層】：
核心處理單元采用AG3335MN處理器，該MCU集成了多種外設(shè)，可以在片內(nèi)實現(xiàn)產(chǎn)品主要功能。集成GPS接收解調(diào)板塊，集成MPU能高效的管理各路電源，這樣既能減小成品體積，又能提升效率降低成本。
系統(tǒng)包括6個部分，1、AG3335MN核心處理單元，也是產(chǎn)品核心算法執(zhí)行單元。2、充電和電池保護模塊是系統(tǒng)電池管理板塊。3、GPS天線是系統(tǒng)硬件的關(guān)鍵板塊決定系統(tǒng)整體性能。4、LED是人機交互單元，方便用戶了解設(shè)備狀態(tài)。5、電量檢測是系統(tǒng)軟件感知電池狀態(tài)的窗口。6、串口是設(shè)備與用戶數(shù)據(jù)連接的唯一通道。這6部分是產(chǎn)品的電器組成板塊。充電器是設(shè)備工作的輔助模塊，是用戶與設(shè)備連接的媒介，是系統(tǒng)不可或缺的一部分。
充電器部分，是系統(tǒng)交互的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要做到靈活能擴展，功能要求如下：
1、能自動升級自身軟件；
2、能給定位器本體升級軟件；
3、存儲EPO文件；
4、存儲多個定位器的定位數(shù)據(jù)；
5、獨立ID管理，與充值ID關(guān)聯(lián)；
6、定位器ID綁定管理；
7、定期給定位器充電，自動維護電池；
8、自帶電池，待機續(xù)航6個月以上；

【驅(qū)動層】和【SDK&FreeRTOS】：
單片機驅(qū)動層部分由MTK提供+部分自主設(shè)計，系統(tǒng)和SDK由MTK提供，可以直接根據(jù)應(yīng)用文檔調(diào)用即可。
單片機編程要求：
1）編程規(guī)范。
2）注釋清晰。
3）硬件相關(guān)文件獨立。
4）數(shù)據(jù)存儲管理規(guī)范（設(shè)計文檔）。
5）程序版本管理，能夠滿足多人同時開發(fā)。

【應(yīng)用層】：
單片機應(yīng)用程序，是定位器的核心功能的邏輯，各種應(yīng)用場景和邏輯都需要在應(yīng)用中實現(xiàn)，單片機RAM和Flash資源有限，在應(yīng)用編寫時需要充分利用，不能輕易過度使用資源，還要考慮到系統(tǒng)軟件的后期升級，原則上現(xiàn)有資源使用不超過70%，程序需要精簡高效。
應(yīng)用的功能如下：
?GPS冷啟動加速，開機首次定位相對較慢，可能耗費時間較久，但這一步必須做到，這是設(shè)備工作的第一步。有了第一步的參考以后的定位都是熱啟動，熱啟動能快速定位。為了加速冷啟動的速度，可以采用EPO功能，為首次定位提供星歷和參考時間及參考位置。星歷文件在設(shè)置參數(shù)時就下載好，系統(tǒng)有RTC可以記錄準(zhǔn)確時間，下載星歷的同時可以設(shè)置使用地坐標(biāo)，這樣在定時開機后可以使用參考信息加速首次定位的時間。
?EPO服務(wù)，通過充電器的4G模塊下載MTK服務(wù)器上的EPO文件，然后發(fā)送給每個正在充電的設(shè)備，EPO支持3到30天的星歷文件。根據(jù)服務(wù)器的設(shè)置，充電器能下載特定時長的星歷文件。
?電池電量檢測，通過檢測電池電壓間接分析電池電量使用情況。從而能科學(xué)的調(diào)節(jié)采樣策略，以保證整個使用過程數(shù)據(jù)的完整性。
?RTC時間，硬件支持32.768KHz的晶振，保證休眠時間和參考時間的準(zhǔn)確。時間能夠自動在GPS定到位以后自動校準(zhǔn)。
?定時開關(guān)機，在使用前進行設(shè)置讓定位器休眠，到指定的時間醒來，此功能定義為定時開機功能。在未運動的時間進入休眠狀態(tài)，以降低功耗，使其降低功耗延長工作時間。
?周期采樣存儲，啟動工作以后，定位器按照一定的頻率獲取定位數(shù)據(jù)并存儲，直到電量耗盡為止，預(yù)留電池保護機制，如3.4V進入深度睡眠等。
?通過串口設(shè)置參數(shù)，如：開機時間、休眠時間、次日啟動時間、采樣周期。
?LED指示，LED可以指示設(shè)置參數(shù)的狀態(tài)或者電量情況等。起到人機交互的作用，方便觀察設(shè)置結(jié)果。
?數(shù)據(jù)加密、壓縮，添加數(shù)據(jù)壓縮和加密功能，以保證數(shù)據(jù)的安全性。
項目最終參數(shù)
系統(tǒng)主要參數(shù)指標(biāo)如下所示：
?外形尺寸：21mm X21mmX20mm。
?設(shè)備重量：4g。
?1路GPS接收天線L1頻段。
?定位時電流12mA（整機）
?待機電流20uA（整機，GPS保留部分現(xiàn)場數(shù)據(jù)）
?平均定位時間3S以內(nèi)
?較好條件定位1S以內(nèi)
研發(fā)過程
1、前期方案選擇驗證測試

2、天線選型測試

3、貼片分析

4、單板電流測試數(shù)據(jù)

5、GPS接收鏈路測試
測試標(biāo)準(zhǔn)：
當(dāng)信號強度為-110dbm時，其CN值為60±2db;
當(dāng)信號強度為-130dbm時，其CN值為40±2db。
-110dbm信號輸入，CN值是59合格

-130dbm信號輸入，CN值是39合格

6、信號及時鐘抖動測試（陽臺）

時鐘抖動正常范圍，信號良好

可定制開發(fā)的方案：
微型定位器、寵物定位器、牛羊定位器、超小型定位器/MT3333/AG3335（通信技術(shù)可以匹配NB-iot、Cat1-4G、LoRa）。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的基于MTK方案AG3335芯片设计的款超小型超低功耗定位器的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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