SKYLAB 系列GPS模块应用指南.pdf

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1、SKYLAB系列GPS模块应用指南一.硬件电路应用部分1.GM系列模块UART口的外围电路设计由于GM10与GM20，GM25采用不同的芯片内核，所以在处理UART外围电路中应当注意以下问题:òGM1O在UART0应用时可直接连接其它通讯端的UART口,但建议在RX0，TX0接10K的上拉电阻。òGM2O,GM25在应用时UART0中的RX0，TX0必须接10K的上拉电阻，这与GM10应用上是有根本区别的。具体参考下图所示：上图为GM20连接方式上图为GM25连接方式2.GM系列模块BOOT脚的区别Boot脚的作用：决定模块的启动模式，正常工作启动模式和下载更新Firm

2、ware模式，用户使用时应将模块设置为正常工作模式，方法如下：òGM10在正常工作模式时BOOT脚可以保持悬空或者通过10K电阻连接高电平Vcc/VddòGM20，GM25在正常工作模式时BOOT脚可以保持悬空或者接地。建议用户使用时将此角保持悬空不连接，以兼顾模块的正常工作和下载更新Firmware的需要。3.GPS天线的选择与正确使用GPS接收天线的作用，是将来自卫星无线电信号的电磁波能量变换成接收机电子器件可摄取应用的电流。天线的性能和位置十分重要，因为这些特征决定了天线能获取微弱的GPS信号的能力。由于GPS信号是圆极化波，所以所有的接收天线都是圆极化工作方式。

3、目前市场上应用最多的是平板式天线，分为无源与有源天线。SKYLABGPS模块均支持这两种天线。ò无源天线无源天线由于没有内置放大器，对于天线馈线要求较长的（超过10cm），不是最佳的选择。所以力求减少对RF信号的衰减，天线馈线的长度尽可能的短。为获得最佳性能，放置无源天线的下方要有一块完整的地层。尽可能减少信号噪声的影响，建议无源天线与GPS模块放在PCB板相对的另一面。同时为避免无源天线上方的屏蔽层与无源天线引起共振，其屏蔽层应当与无源天线的表面保持最少3mm的距离。下图所示使用无源天线的GPS模块参考设计。ò有源天线有源天线内部具有低噪声放大器（LNA）。因此需要外

4、部供电故相应的增加了系统的功耗，一般在5－20mA的范围。通常有源天线的电源是由同轴RF线反馈到天线，在其内部通过高频磁珠将RF信号与LNA直流电源相分离。需要注意的是有源天线的增益包括天线增益（dBic）和LNA增益(dB)，其中低的天线增益（dBic）是不能被高的LNA增益(dB)所补偿。如果天线制造商只提供一个总的增益是不能评判天线性能的好坏，需要有天线增益,LNA增益，及噪声系数等指标做综合判定。下图为外部有源天线连接器PCBLayout参考设计下图为模块参考布局设计4．50ohm天线RF微带线设计所有GPS天线都被设计成50ohm的特性阻抗，所以当设计天线连接

5、端到GPS模块RF输入端之间的微带线时，建议如下：ò走线尽可能短，尽量避免走线大于45度的弯曲且平滑过渡。ò为减少对RF信号的衰减，减少不必要的过孔数量，避免在多层板中的内层走线。ò使用外部天线时，尽量采用直接焊接方式,或采用特征阻抗50ohm的MCX，SMA射频同轴连接器。ò微带线相对应的参考地层应保持完整。ò布线应远离噪声源，如:开关电源，数字信号，晶振，晶体管等。ò必须控制微带线在1.57545GHz频率下具有50ohm特性阻抗。影响阻抗的因数如下图所示：下表为典型的FR4材质在不同板材厚度下的微带线宽度单位：mmPCB材质PCB介电常数铜泊厚度微带线离最近地层的

6、距离(H)微带线宽(W)1.62.81.22.21.01.8FR44.60.0350.81.40.61.10.40.70.20.4注：相关计算软件下载地址：http://www.hp.woodshot.com/5.GPS天线开路短路检测保护电路为防止外置天线的短部或开路，故建议在天线的供电部分加上开路短路检测保护电路。其中3.3V为有源天线电源输入端，V_ANT为天线连接端。A，B分别为短路，开路信号端开路分析：当未接天线时，Q2晶体管导通，开路检测端口B为高电平。当接上天线时，Q2晶体管截止，开路检测端口B为低电平。短路分析：当天线V_ANT端口接地短路时，短路检测端

7、口A为低电平。对应逻辑关系如下表所示：其中图中高频磁珠L1的PCBLayout采用下图所示的参考设计6.3V与5V逻辑电平的转换电路目前SKYLAB所有GPS模块的UART口都是3VCOMS逻辑电平，所以在使用不同逻辑电平的应用中应采用适当的电平转换电路，下图所示为3V与5V逻辑电平转换的参考电路。二.软件应用部分待续。。。