主流GPS方案供应商大盘点硬件和射频工程师.pdf
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1、主流 GPS 方案供应商大盘点 GPS 系统最初定位于军事、航空、航海等专业领域,但近年来随着技术的发展,体积、功耗和成本都得到 极大改善,同时也受到消费者需求和政府法规的推动,GPS 系统在民用市场开始显山露水,已在汽车导航 系统和手持设备中得到了广泛的应用。 一台 GPS 设备关键的元件有天线、低噪音放大器(LNA) 、射频接收转换 (RF Section) 、数字部分 (也称数字 基带, Digital Baseband)、微处理器 (Microprocessor)、微处理器周边外设(Processor Peripherals)、输入 输出和驱动 (I/OandDriver) 等几个部分
2、。 芯片 提供商也强手如云,包括 SiRF 、u-blox 、Ti、Analog Devices、 NXP、高通、英飞凌、索尼、意法半导体、Trimble( 天宝 )、Atmel 、SiGe 、u-Nav 等等。下面,我们将对 其中一些代表厂商的产品绝活一一盘点,让大家对主流GPS 芯片供应商有一个大致的了解。 SiRF 公司 SiRF 是 GPS 芯片的龙头供应商,产品线完整,能够提供完整的解决方案 。该公司成立于1995 年, 2001 年的销售额为1500 万美元, 2005 年增长到 16520 万美元, 2006 年上半年则比2005 年同期增长69% , 预计 2006 年销售额达
3、到2.8 亿美元, 5 年间销售额增长近20 倍。 代表产品:基于SiRFstarIII架构的芯片GSC3e/LP 与 GSC3f/LP 、GSC3LT 与 GSC3LTf 、GSC3LTi and GSC3Ltif ,基于 SiRF Instant架构的 GSCi-5000 。 基于 SiRF starIII架构的新芯片组配备20 万个相关器等, 具有 -159dBm 顶尖的接收灵敏度和低功耗,为便 携式和无线产品制造商提供了低功耗的GPS 解决方案。针对不同的应用,SiRF starIII产品在尺寸、功耗、 性能上做了不同的优化,带有“f“标号的产品集成了闪存。 这些新产品是SiRF 在
4、2004 年 2 月推出的 “GSC3f“ 与“GSC3“ 的低功耗升级产品。 Nemerix NemeriX 提供的产品包括模拟射频接收器和数字基带处理器。 超低噪音 GPS 接收器 NJ1006A 采用双超外差架构,具备低噪音和功耗:放大器噪音为1.6 dB ,功耗为 10mW 1Fix/s ,采用 5x5mm 28 针 QFN 封装。 其基带处理器产品包括NJ1030A和 NJ2020 。 NJ1030A 采用 128 针 10x10 毫米 BGA 或者 128 针 7x7 毫米 uBGA 封装,采用V8 Sparc 32 位 RISC 内核,具有高速片上存储器、支持64 Mb 外部存储
5、器,功 耗仅为15mW 1Fix/s ,多接口便于与用户硬件集成。 近期推出的 NJ2020 是针对基于主机的应用(比如 PDA 或手机)开发的。NJ2020 室内灵敏度达 -158dBm , 采用 6 6 BGA 封装,功耗仅为40mW 。NJ2020 处理器利用PDA 或移动电话上主板的存储器和处理器资 源。这种结构可实现快速集成,并因为利用现成主板资源而降低了系统价格。 其高集成度的NJ1836 成功地将 NJ1006A 和 NJ1030A 集成于一个设备中。NJ1836A 具有一系列支持PDA 和便携式媒体播放器的特性。它专为小型电池驱动GPS 接收器或无绳蓝牙GPS 接收器而设计,能
6、够支持 GPS 和手机频率分配计划。其他特性包括支持有源或无源天线;支持WAAS 和 EGNOS ;单一 6x9mm 微 型球栅阵列( uBGA )封装; GPIO/UART/SPI和模拟接口以及支持SRAM 和闪存的可扩展存储架构。 Nemerix NJ1006配合 NJ1030 的方案可使灵敏度达到-152dBm 。 TI TI 的辅助GPS (A-GPS) 解决方案在异步和同步蜂窝式网络内提供快速而精确的定位服务。这些解决方案 在优化之后,适用于所有当前和发展中的无线标准(如 GSM 、 GPRS 、 EDGE 、 CDMA 、 UMTS 和 WCDMA ) 。 TI 在 2005 年推
7、出的 90nm 工艺技术的单芯片A-GPS 解决方案,GPS5300 NaviLink 4.0单芯片采用 TI DRP 技术,可实现离散的GPS 解决方案,不仅具有最小系统占用面积(50mm2 )、最低总体系统成本等特性, 而且还拥有低功耗、 高性能等 A-GPS 功能特性。为加速开发具备A-GPS 功能的手持终端, 优化的 GPS5300 单芯片还可与TI 3G 技术和 OMAP 处理器相连接,以便为移动终端制造厂商提供完整的解决方案。 作为 TI NaviLink A-GPS系列解决方案的首款产品,GPS5300 能够为移动终端提供强大的定位功能,具体 包括以下特性: 业界最小型的离散A-
8、GPS 解决方案,整个系统的电路板面积不足50 平方厘米; 业界成本最低的完整A-GPS 系统,总体材料清单比现有GPS 解决方案缩减一半以上; 具有片上集成电源管理功能的低功耗解决方案,可直接连接至电池,且能轻松集成到手机设计中; 高性能 A-GPS 解决方案,可在卫星信号较弱的情况下(符合 3GPP 与 3GPP2 运行标准,并超出A-GPS 性能要求 ),实现 TTFF( 首次定位时间 ),使用户能够快速了解当前的确切位置。 为加速基于 NaviLink解决方案的 A-GPS 移动电话的上市进程,TI 还与移动电话模块制造商之一Murata 协作,共同为移动终端OEM 厂商提供可选模块。
9、 Atmel 公司 Atmel 的低功耗GPS 模块芯片组高度集成并能极大节省制版空间。GPS 芯片组包括全面集成的RF 接收 器芯片ATR0600 , 16 通道基带芯片ATR0620 和 SiGe 制作的 LNA ATR0610 。 它为在蜂窝手机、 PDA 、 手表和个人定位器里及传统导航系统的GPS 实现做了专门优化。 仅需少量外围元件, 极低功耗( 100 兆 瓦 1 fix/sec )。 作为选择性扩充,除了前文提到的与u-blox AG 合作推出的单芯片ATR0635 外, Atmel 还与 Magellan 推 出新的GPS 芯片组 ATR0663 。该芯片组整合了全球最新的G
10、PS 相关技术和一个以ARM926EJ-S(TM) 为基础的微处理器。 ATR0663 包括一个先进的GPS 基带和一个具备集成2D 图形加速器的LCD 控制器(以实现2048 x 2048 像素的虚拟屏幕支持) 、 一个 AC97 音频控制器, 以及一个图像传感器接口。多种输入 /输出 (I/O) 选 项,包括以太网(Ethernet) 、USB 2.0 Full Speed Host and Device、SD/MMC 、TWI 和 USART ,为 PND 应用提供了一个高针对性的片上系统(SoC) 解决方案。 此外,一个双外部总线接口和九层总线矩阵实现了 快速内存存取(Fast Mem
11、ory Access) 和高吞吐量(High Throughput),而无需装载微控制器。跟踪灵敏度 可达 -159 dBm 。 该芯片组可以与ATR0603 RF 接收器IC、ATR0610 低噪音放大器兼容使用。 意法半导体 ST 也能够提供面向GPS 应用的全系列解决方案,适用于车载与便携式导航系统。 STA2056 单芯片解决方案将基带和射频功能集成入一个小型QFN-68 封装, 形成一个极其紧凑的解决方案, 能提供准确的定位数据,同时削减系统尺寸和物料成本。这是业内第一个把射频电路植入一个数字单片 GPS 接收机内,可实现卫星跟踪和定位计算,无须外部主CPU 和存储器的半导体器件。
12、这个单片 GPS 外设包括一个CAN 2.0 B有源接口和一个四通道12 位模数转换器。STA2056适合车载远 程信息处理和导航OEM 应用。此外 ,该器件还提供完整的可用接口:I2C(IC 互联)、 UART (通用异步收 发器)、 SPI(串行外设接口)和GPIO (通用输入输出)。内置的4KB 备份 RAM 用于保存 GPS 信息 , 优化系统启动性能。 STA2051 和 STA2051GO GPS处理器,加上一个无线前端接收器,可将GPS 功能与额外CPU 计算功率 进行融合 , 并可以装配一系列外设。由于它们卓越的灵活性与互操作性,这些芯片组是远程通信与导航平 台的理想选择,能实
13、现语音识别、文本语音转换、DSRC- 数据短程通信、汽车无线电控制以及移动运算等 应用。 STA2051 配合其基带控制器软件库,能够在GPS 卫星可见度不高的都市城区和茂密的森林地带具有很高 的性能表现,新软件库增加一个叫做STrack1 的高灵敏度功能,这项功能可以在卫星可见度不高地区跟踪 卫星,当重新进入卫星可见度高的地区时,具有很高的卫星数据采集灵敏度。此外,新软件库还提供“航位 推测 “定位功能,当无法接收GPS 卫星信号或信号较弱时,“航位推测 “定位功能可以利用车载传感器执行 定位任务。 此外, STA2051的另一个版本STA2051E含有一个外部存储器接口,用于应用软件或数据
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