4。2。1  建立Qsys模型 13

4。2。2  建立Quartus II工程 16

4。3  系统软件设计 20

4。3。1  UART串口 20

4。3。2  GPS数据解析 23

4。4  实验结果 24

结  论 27

致  谢 28

参 考 文 献 29

1  引言

1。1  课题的研究背景及意义

    现如今，伴随着科技的不断发展，我们人类所生活的地球社会的信息化水平得到了极大的提高，导航、定位服务越来越得到人们的喜爱与依赖。而全球定位系统（Global Positioning System，GPS）依靠其全方位、全天候、全时段、高精度的特点，已经成为当今世界上使用范围最广的全球精密导航系统。并且，GPS系统不再仅限于军事领域，已被广泛应用于车辆定位导航、野外探险、航海航空、地形测绘、城市规划等多个民用领域，与人们的出行息息相关。因此，如何及时采集、存储并显示GPS定位信息对目标的状态掌握有着重要意义。

由于自然界中的信号大多数是模拟信号，GPS数据信息也同样如此，所以一般的信号处理系统都需要对数据进行采集。通常的实现方法是将模拟信号通过A/D转换器转换为数字信号，然后送给处理器，比如利用单片机（MCU）或者数字信号处理器（DSP）进行运算和处理。对于低速的A/D和D/A转换器，可以采用标准的串行外设接口（SPI）来与微控制单元（MCU）或者DSP通信。但是，高速的A/D和D/A转换芯片则不能与通用的MCU或者DSP直接接口。在这种情况下，FPGA就可以很好地实现数据采集的粘合逻辑功能[1]。

FPGA即Field Programmable Gate Array，解释成中文是现场可编程门阵列，它是在可编程阵列逻辑（PAL）、门阵列逻辑（GAL）、复杂可编程逻辑器件（CPLD）等可编程器件的基础上进一步发展的产物[2]。如果在设计数字电路时考虑使用FPGA器件，不但可以简化设计过程，同时还能够降低整个系统的体积和成本，更加符合现在的设计要求。基于FPGA的GPS数据采集，在逻辑功能上可以不被标准系列器件所限制，设计将更加灵活；在实现数字系统时，用的芯片数量少，伴随着系统规模将全面缩减，进而减少了在印刷线路板上的引线以及焊点数量，提高了系统的可靠性；在编程和逻辑修改时，鉴于FPGA器件集成度高，开发工具先进，自动化程度高，故可大大缩短系统设计周期。除此之外，目前FPGA采用的硬件描述语言大多数是Verilog HDL，而Verilog HDL在集成电路（ASIC）设计领域中占有重要的地位，并且它是在C语言的基础上发展而来，语法较自由，易学易用，更容易被大众所接受。综上所述，选用FPGA对GPS数据进行采集将具有更加显著的优势。文献综述

近年来，随着我国综合国力的不断提高，国民经济的持续增长，卫星导航定位服务在我国将越来越受重视。中国现在正在实施的自主研发、独立运行、开放兼容的全球卫星导航系统——北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS），将极大地促进卫星导航产业链的形成，推动卫星导航在社会各个领域的广泛应用。到目前为止，该系统已经具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力[3]。预计到2020年左右，我国将建成覆盖全球的北斗卫星导航系统[3]。届时，与此相关的各类产品及服务将变得炙手可热。因此，在GPS数据采集技术这一领域进行更加深入的研究，不仅有着巨大的商业潜力，还能帮助完善国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，打破欧美国家对我国的技术封锁，具有深远的意义。