基于ARM与FPGA的便携式GNSS信号采集回放系统设计

设计了一种基于ARM与FPGA的便携式GNSS导航信号采集回放系统。该系统可采集复杂情况下的导航卫星信号，并且增益可控，为导航接收机测试提供了特定的信号源。系统将导航卫星信号经射频电路转换为数字中频信号，通过FPGA处理后保存至SATA硬盘。ARM处理器作为监控端发送指令至FPGA，控制FPGA进行数据采集与回放，同时接收监控接收机串口发送的报文，提取载噪比信息，并绘制载噪比柱状图。该系统ARM端基于嵌入式Linux系统开发，采用Qt4设计用户图形界面，可扩展及可移植性强，为系统的后续开发提供了保障。实验结果表明，该系统信号质量满足要求，ARM监控端数据处理时间在200 ms～500 ms之间，实时性良好。 该文介绍了一种基于ARM和FPGA的便携式全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，简称GNSS）信号采集回放系统。该系统的主要目标是为导航接收机的测试提供一个灵活可控的信号源，尤其适用于复杂环境下的信号采集。 系统设计包括两个主要部分：射频模块和基带模块。射频模块主要任务是接收和处理射频信号。它使用MAX2769B芯片来实现多模导航信号的下变频，支持GPS、北斗、格洛纳斯和伽利略等卫星导航系统。此外，通过HMC472LP4数控衰减器实现增益控制，确保信号增益的精确调节。射频模块还包括C8051F230单片机和ATGM332D监控接收机，用于配置参数和监控信号质量。 基带模块由FPGA模块、ARM模块和基带底板组成。FPGA（Xilinx XC7K325TFFG900-2）处理来自射频模块的数字中频信号，并通过SATA接口将数据存储在固态硬盘（SSD）中。ARM处理器（Atmel SAMA5D31，基于Cortex-A5架构）作为系统监控端，通过SMC总线与FPGA通信，控制数据采集和回放，同时处理来自监控接收机的串口报文，提取载噪比信息并生成柱状图。ARM处理器运行嵌入式Linux系统，并利用Qt4框架构建用户友好的图形界面，增强系统的可扩展性和可移植性。 软件设计方面，FPGA程序主要负责数据流的管理和控制，而ARM端的软件则包含了系统控制、用户界面和数据分析功能。嵌入式Linux系统提供稳定的运行环境，SMC总线驱动使得ARM与FPGA之间的通信高效可靠。此外，基带底板的电源和时钟设计也是关键，确保了整个系统的稳定运行。 实验结果显示，该系统能够满足信号质量要求，ARM端的数据处理时间在200毫秒到500毫秒之间，具备良好的实时性。这一设计为导航接收机的研发提供了一个实用、灵活的测试工具，有助于提升接收机的性能验证和优化。随着中国北斗卫星导航系统的快速发展，这样的系统在中国市场上具有广阔的应用前景。