常天 GPS导航设备-GPS-20说明书.pdf-资料库

GPS-20 使用手冊 Rikaline 目錄 1、產品介紹 …………………………………………………………………………… 3 1.1 簡介 ……………………………………………………………………………. 3 1.2 特色 ……………………………………………………………………………. 3 1.3 技術規格 ………………………………………………………………………. 3 2、操作特性 …….…………………………………………………………………….. 5 2.1 初始化設定 ……………………………………………………………………. 5 2.2 導航 ……………………………………………………………………………. 5 3、硬體介面 …………………………………………………………………………… 6 3.1 連接頭 ………….………………………………………………………………. 6 3.2 接腳定義 …………….…………………………………………………………. 6 3.3 省電功能 ……………….………………………………………………………. 8 3.4 指定定位 ….……………………………………………………………………. 8 3.5 記憶資料備存 ………………………………………………………………….. 9 3.6 尺寸圖 ………………………………………………………………………….. 10 4、軟體介面 …………………………………………………………………………… 11 4.1 NMEA傳輸資訊 ………………………………………………………………. 11 4.2 RTCM接收資訊 ………………………………………………………………. 14 5、地球座標及輸出設定 …………………………………………………………… 15 5.1 地球座標 ………………………………………………………………………. 15 5.2 輸出設定 ………………………………………………………………………. 15 6、訂貨資訊 …..………………………………………………………………………. 16 6.1 產品種類 ………………………………………………………………………. 16 6.2 配件 ………………….………………………………………………………… 16 7、保證 …………..……………………………………………………………………. 16 常天國際股份有限公司 108台北市康定路64號10F 電話：+886 (02) 2370 4688 傳真：(02)2370 4686 E-Mail: info@rikaline.com.tw Web: www.rikaline.com.tw 2

GPS-20 使用手冊 Rikaline 1、產品介紹 1.1 簡介 Rikaline GPS-20 衛星接收引擎（以下簡稱 GPS-20），是一個完整的衛星定位接收引擎。採用美國瑟孚（SiRF）公司最先進的第二代衛星接收晶片( SiRF Star II )，具備全方位功能，能滿足專業定位的嚴格要求與個人消費需要。適用範圍從汽車導航、保全系統、地圖製作、各種調查到農業用途等。使用的基本需求只有「適當的電源供應和面對天空」。藉由 RS-232 相容介面，與其它電子設備溝通，配合充電電池，可儲存衛星資料如衛星訊號狀態、上次使用的最後位置、日期及時間。其耗電量低，且能同時追蹤 12 顆定位衛星的訊號，每 0.1 秒接收一次，每秒更新一次定位資訊。省電裝置（TricklePowerTM ）使定位工作只在部份時間內執行。而通常處在待機狀態的接收功能也能以指定定位（Push–to–Fix）功能，迅速提供使用者定位資訊。 1.2 特色 GPS-20 提供一系列完整功能，讓您輕鬆的使用，或是與其它系統結合。 1. 使用美國瑟孚（SiRF）公司最先進的第二代衛星接收晶片 ( SiRF Star II )，晶片內建安模公司的中央處理器 (ARMTDMI CPU)，使用者可自行設計各種不同的應用程式，存放於晶片中，達到最經濟的解決方案。 2. 快速定位及省電的要求下，仍具備高感度接收、及追蹤 12 顆衛星的能力。 3. 支援 RTCM (Radio Technical Commission for Maritime Services) 即時偏差修正，能提供範圍 1-5 公尺的精準定位。 4. 與瑟孚第一代（SiRF Star I）衛星接收引擎完全相容，且與市面常用規格大小一樣，可輕易取代其它廠牌產品。 5. 內建時鐘及記憶體，可加充電電池或外接電源，隨時保持最新資訊。 6. 使用者可自由調整省電動作開或關“ON-OFF”的比率（20%-80%），充分達到節省電力效能。 7. 使用者初次使用，不需作額外的設定。 8. 雙向溝通管道及可選擇的傳輸速率 (Baud Rate)，讓使用者可以將介面能力發揮到極致，且有彈性。 9. 快閃記憶體 (FLASH) 儲存程式，可藉由串列埠，更新內部系統程式。 10. 內建WAAS 及 EGNOS 偏差修正功能，定位準確度提高到 1-5 米範圍內。 1.3 技術規格 1.3.1 外觀尺寸尺寸： 71.1 (長) x 40.6 (寬) x 14.4 (高) 公釐 (mm)。 2.80 (長) x 1.60 (寬) x 0.57 (高) 英吋 (Inch)。重量：25 公克 1.3.2 耐候規格 1) 操作溫度：攝式 -40oC ~ 85oC (內部溫度)。 2) 儲存溫度：攝式 -55oC ~ +100oC。 1.3.3 電器特性 1.3.3.1 電源工作電源工作電流消耗備載電源備載電流消耗 GPS-20 5V TTL GPS-20 3.3V TTL +5VDC±5% 170mA （一般值） +2.5V to 3.3V 3µA（一般值） 3.3VDC±10% 170mA （一般值） +2.5V to 3.3V 3µA（一般值）常天國際股份有限公司 108台北市康定路64號10F 電話：+886 (02) 2370 4688 傳真：(02)2370 4686 E-Mail: info@rikaline.com.tw Web: www.rikaline.com.tw 3

GPS-20 使用手冊 Rikaline 1.3.3.2 基本規格 1) 頻率： L1，1,575.42MHz 2) C/A 碼： 1.023MHz Chip Rate 3) 接收頻道： 12 1.3.3.3 座標內建WGS84 1.3.4 功能 1.3.4.1 接收能力 1) 可同時追蹤 12 顆衛星。 2) 定位資料更新：每秒一次。 3) 定位時間（平均值）：瞬間開機： 3 秒。熱開機： 8 秒。暖開機： 38 秒。冷開機： 45 秒。 1.3.4.2 定位精度 1) 未加偏差修正位置 5-25 米圓週誤差（CEP）速度 0.1 米/秒時間 1 微秒（衛星時間） 2) 加偏差修正 (DGPS) 位置 1~ 5 米速度 0.05 米/秒 1.3.4.3 動態規格海拔高度：極限18,000 米（60,000 呎）速度：極限 515 米/秒（1,000 knots）加速度：極限 4 G （G為地心引力單位）暴衝：極限 20 米/秒3 1.3.4.4 每秒脈衝（1PPS）準位：TTL 時間：100毫秒（100ms）時間點：正玄點根據：衛星秒，± 1微秒（μs） 1.3.5 介面 1.3.5.1 介面雙向 RS-232 相容介面，TTL準位，可變傳輸速率（4800-出廠設定值、9600、19200、38400） 1.3.5.2 輸出碼瑟孚碼輸出 — 位置、速度、高度、狀態及控制碼。標準NMEA0183格式 2.2 版輸出-- GGA, GLL, GSA, GSV, RMC, 及 VTG 1.3.5.3 偏差修正碼即時偏差修正輸入（RTCM SC-104格式2.0版，訊息種類1、5及9）常天國際股份有限公司 108台北市康定路64號10F 電話：+886 (02) 2370 4688 傳真：(02)2370 4686 E-Mail: info@rikaline.com.tw Web: www.rikaline.com.tw 4

GPS-20 使用手冊 Rikaline 2、操作特性 2.1 初始化設定開機，自我測試完成後，GPS-20 隨即開始接收衛星訊號，接收程序完全自動進行。正常狀況下，定位約需45秒鐘。如果內部記憶中的位置推算資料仍有效，則只需38秒鐘。定位後，有效的位置、速度、及時間資料即由輸出端輸出。 GPS-20 利用內部儲存的初始資料，如上次儲存的位置、日期、時間及衛星軌道資料，以達到最佳的接收效果。如果內部儲存的初始化資料不正確，或衛星軌道資料已被清除，則需要較長的時間才能定位。另外，自動尋找衛星功能，可以自動決定搜尋衛星方式，以儘速定位，而不需要運用其它功能。當下列狀況出現時，GPS-20 會採用較長時間的冷開機模式： 1) 旅行超過 1,500 公里。（指定位後位置移動超過 1,500 公里，而移動過程中並未使用（GPS-20）。 2) 外部未保持供電，以致沒有儲存最新的衛星資料。 2.2 導航 GPS-20 定位後，便經由輸出管道，開始傳送有效的導航資料。這些資料如下： 1) 經度/緯度/高度 2) 速度 3) 日期/時間 4) 估計誤差值 5) 衛星狀態及接收狀態 GPS-20 出廠時，依 RTCM SC-104 標準格式，及訊息種類1、5 或 9，設定為「自動尋找即時偏差修正訊號」，並用以修正接收自衛星的資訊，完成偏差修正（DGPS）。若將系統設定只能在接收到偏差修正（DGPS）訊號時工作，則只有在收到偏差修正訊號時，才會送出位置資訊。常天國際股份有限公司 108台北市康定路64號10F 電話：+886 (02) 2370 4688 傳真：(02)2370 4686 E-Mail: info@rikaline.com.tw Web: www.rikaline.com.tw 5

3、硬體介面 GPS-20 使用手冊 Rikaline 3.1 連接頭 3.1.1 天線接頭 MCX、RSMA 3.1.2 介面接頭 20-腳位及10-腳位直式公接頭、間距 2 公釐（2mm） 3.2 接腳定義腳位編號表 1-1 20-腳位介面定義 (CN1) 名稱 ANT_PWR VCC_5V BAT VCC_3V PBRES GPIOA GPIOB GPIOC GPIOD GND TXA RXA GND TXB RXB GND BOOTSEL GND TIMEMARK ALT/GPIOE 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 腳位編號表 1-2 10-腳位介面定義 (JP1) 名稱 GPIOF JTDI GPIOG JTMS GPIOH JTCK GPIOI JTDO JTRST GND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 說明天線直流電 +5 V 直流電輸入備載電池 +3.3 V 直流電輸入重置輸入。拉低—動輸出/入功能 (註 1) 輸出/入功能 (註 1) 輸出/入功能 (註 1) 輸出/入功能 (註 1) 接地序列資料輸出 A 序列資料輸入 A 接地序列資料輸出 B 序列資料輸入 B 接地佈入模式選擇接地每秒脈衝輸出預留輸出說明輸出/入功能 (註 1) JTAG 軟體除錯功能輸出/入功能 (註 1) JTAG 軟體除錯功能輸出/入功能 (註 1) JTAG 軟體除錯功能輸出/入功能 (註 1) JTAG 軟體除錯功能 JTAG 軟體除錯功能接地備註： 1) 拉高 (VCC/VDD)：經由引擎板串接 100Ω 電阻。 2) 拉低 (GND) 經由引擎板串接 100Ω 電阻。常天國際股份有限公司 108台北市康定路64號10F 電話：+886 (02) 2370 4688 傳真：(02)2370 4686 E-Mail: info@rikaline.com.tw Web: www.rikaline.com.tw 6

GPS-20 使用手冊 Rikaline 3.2.1 +5 V 直流電輸入（VCC_5V）主電源輸入腳位。5V版本。 3.2.2 +3.3 V 直流電輸入（VCC_3V）主電源輸入腳位。3.3V版本。 3.2.3 天線電壓輸入（ANT_PWR）直流電供應主動式天線用。使用被動天線時，不需連接。天線耗電量超過 200 毫安（200mA）時，需使用外接電源，不可使用本接腳供電。 3.2.4 接地（GND）提供引擎板接地功能，所有接地腳位均需接地。 3.2.5 序列資料輸入及輸出（RXA, RXB, TXA and TXB）引擎板支援各種傳輸速率的雙向序列資料傳輸，可由設計者以監控軟體與電腦序列埠（RS-232）連接控制，但 TTL 準位需先轉換成 RS-232 準位。 3.2.6 序列資料輸入（RXA）此為主輸入腳位，控制引擎板的各項軟件，由此端輸入。 3.2.7 輔助序列資料輸入（RXB）此為輔助輸入腳位，輸入修正資料。偏差修正資料（DGPS）由此端輸入。 3.2.8 序列資料輸出（TXA）此為主輸出腳位，輸出導航及計算後之資料，至 GPS 應用屏幕或使用者的自製軟件。 3.2.9 序列資料輸出（TXB）輸出至使用者應用軟體。 3.2.10 重置輸入（PBRES）拉低電位可重置引擎，重新啟動 GPS 功能。此腳位為選擇性功能腳位，若不使用此腳位，必須空著。 3.2.11 時間脈衝（Time mark）此腳位每秒提供一個時間脈衝，同步時間可以控制在1微秒（1μs）內。輸出準位為 TTL 正波訊號。 3.2.12 備載電池（BAT）當主電源停止供電時，此腳位提供 SRAM 及 RTC 正常運作所須電力。一般耗電量為 10 微安（μA）。若未連接外部備載電池，則每次關機後再開機時均為冷開機。若要求快速定位，則必須加上可充電式備載電池或外接備載電源。表 1-3 備載電池電壓範圍引擎板 GPS-20 電壓下限電壓上限 2.5 3.3 選用 3.3V 2.3 毫安時（2.3mAh）二次鋰電池，可以使系統運作更順暢。通常電池可使用 3-5 年。備載電池電壓不可超過 3.3V。 3.2.13 備用輸出入功能（GPIO Functions）系統保留多組備用輸出入功能腳位，供各種應用所需，編號自GPIOA—GPIOI共 8 個。 3.2.14 除錯介面（JTAG Functions）常天國際股份有限公司 108台北市康定路64號10F 電話：+886 (02) 2370 4688 傳真：(02)2370 4686 E-Mail: info@rikaline.com.tw Web: www.rikaline.com.tw 7

JTAG 介面提供應用程式發展及除錯介面。以簡單的步驟聯接內部各項功能。 GPS-20 使用手冊 Rikaline 3.3 省電功能說明（TricklePowerTM ） GPS-20 具備瑟孚（SiRF）公司所有執行省電功能（TricklePower）的能力。此種模式可以降低系統耗電量（定位後）。此種省電功能以下列三種方式執行： 3.3.1 衛星鎖定階段（Tracking State）此階段，引擎板以正常耗電量，搜尋衛星資訊，直到鎖定為止。 3.3.2 處理器執行階段（CPU State）此階段，GRF2i 被關閉，時鐘移至 GSP2e 處理。無時鐘 GSP2e 可以將耗電量降低（雖然 RTC 仍在運轉），處理器（CPU）切換至 ECLK 並繼續運轉直到計算出位置為止，並將資料傳輸出去。 3.3.3 省電階段（Trickle State）此階段，處理器（CPU）以低耗電狀態待命，接收器時鐘關閉，僅剩 RTC 時鐘仍在運作。一段時間後， RTC 產生一個 NMI 訊號，叫醒 ARM-7 微處理器，使引擎板回復到 3.3.1 衛星鎖定階段。省電模式的設定值及相對的耗電量如表 1-4 所示。例如省定模式（TricklePowerTM 資料更新率維持每秒一次時，引擎板的平均耗電約為 165mW （即 60mA、3.3V）。）工作週期設為 20%，表1-4 省電模式（TricklePowerTM ）耗電量模式衛星鎖定處理器省電時間時間 +5V +3.3V 毫秒（Msec）耗電量 (mA) 耗電量 (mA) 220 360 420 170 33 0.55 160 29 0.55 註：表 1-4 不包含主動式延長天線的耗電量。 3.4 指定定位（Push-to-Fix）指定定位的目的是當使用者需要位置資料時，引擎板才開始定位並取得位置資料。平時引擎板是在省電狀態下待命。 3.4.1 執行狀態（Power-on State）此階段，引擎板只計算位置資料一次，並收集相關星曆資料及RTC，然後回到省電的待命狀態。 3.4.2 省電狀態（Trickle State）此階段，只有 RTC 仍在運作。一般耗電量小於 500uA，此電量包函待命中的 GSP2e 及 CPU。共有三種狀態下，處理器（CPU）會恢復全功能運作如下： 3.4.3 供電（Power-on）如果電源切斷再供電時，處理器（CPU）會產生一個重置訊號，當重置訊號消失後，處理器（CPU）會開始運作，取得位置資料後便回到省電的待命模式。約需2-6秒。 3.4.4 收集星曆資料（Ephemeris Collection）每隔 30 分鐘 GSP2e 叫醒（WAKEUP）訊號會產生一次，叫醒處理器（CPU），執行定位並收集星曆資料及修正 RTC 時間，然後回到省電的待命模式。 3.4.5 使用者要求定位（User Requested Fix）常天國際股份有限公司 108台北市康定路64號10F 電話：+886 (02) 2370 4688 傳真：(02)2370 4686 E-Mail: info@rikaline.com.tw Web: www.rikaline.com.tw 8

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