论文总字数：21103字

摘 要

GPS作为当前最先进的定位导航工具，已经慢慢地走进人们的生活之中。而GPS数据采集器，成为数字采集GPS定位信息的重要工具，在GPS导航系统中发挥着巨大作用。

本文首先介绍了GPS在当代社会中的发展背景。然后详细地叙述了利用Verilog HDL语言来设计GPS数据采集器的三个模块，利用串口模块将数字信号由串行转换为并行字节数据，再用解析模块将字节数据进行数据处理，提取有用信息，最后用分频模块来平衡前两模块的时钟信号。接下来编写了各模块和整个模块的验证程序，通过Modelsim软件进行波形仿真验证。

通过实验结果表明，本次实验满足GPS数据采集功能的基本要求，证明了整个设计过程的正确性。

关键词：GPS数据采集器；Verilog HDL；Modelsim

The design of the GPS data collector based on Verilog HDL

Abstract

As the current most advanced GPS navigation and positioning tool, has walked slowly into the people"s life. And GPS data collector, become an important tool for digital acquisition of GPS positioning information, play an important role in the GPS navigation system.

This paper first introduces the development background in the GPS in contemporary society. Then described in detail using Verilog HDL language to design the three modules of GPS data collector, using a serial port module converts digital signal by a serial to parallel data bytes, reoccupy parsing module bytes of data to the data processing, to extract the useful information, before the final use crossover modules to balance two modules of the clock signal. Then write the verification procedures of each module and the module through the Modelsim software waveform simulation.

Through the experiment results show that this experiment to satisfy the basic requirement of the GPS data acquisition function, has proved the validity of the whole design process.

Key words: GPS data collector; Verilog HDL;Modelsim

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 引言 1

1.1 背景与意义 1

1.2 GPS数据采集器简介 1

1.2.1 GPS数据采集器的原理 2

1.2.2 GPS数据采集器系统框图 2

1.2.3 GPS数据采集器的设计指标 2

1.3 论文组织 2

第二章 设计平台介绍 4

2.1 Verilog HDL 4

2.1.1 Verilog HDL简介 4

2.1.2 Verilog HDL模块结构 4

2.1.3 Verilog HDL的设计流程 4

2.2 Modelsim 5

2.2.1 Modelsim简介及主要特点 5

2.2.2 Modelsim 仿真步骤 6

第三章 系统总体设计和系统的详细设计 8

3.1 整体方案的选择 8

3.2 系统详细原理及设计 8

3.2.1 串口模块的设计 8

3.2.2 解析模块的设计 9

3.2.3 分频模块的设计 12

3.2.4 总模块结构的设计 13

第四章 系统测试及实验结果 14

4.1 系统测试 14

4.2 实验仿真结果 15

4.3 DC综合和Astro布局布线结果 16

第五章 结束语 20

5.1 经验总结 20

5.2 设计展望 20

致 谢 21

参考文献 22

附 录 23

第一章 引言

1.1 背景与意义

一般来说，GPS（Global Positioning System）包含三大部分，其中之一就是GPS接收机，而GPS接收机的核心模块便是GPS数据采集器。在露天的情况，GPS可支持全天24小时不间断工作，，生活中几乎所有恶劣的环境下都可以通过GPS设备接收到GPS信号。当人们每到一个陌生的地方，GPS都可以提供当地的导航信息，供人们参考，大大解决了野外失踪和陌生城市迷路等生活难题，方便了人们的出行这也使得GPS越来越广泛地应用到人们的生活中。

现在越来越多的人开始使用智能手机，而现在几乎所有的智能手机里都包含GPS模块，这就表明GPS的应用已经潜移默化地深入到人们的生活中了。由于我国智能手机市场不断变得庞大，这就意味着我国很有可能会成为世界上最具潜力的卫星导航应用市场。

GPS技术在智能手机上的应用将会给国内乃至全球的市场带来空前的发展潜力，相信在不久的将来，它会超过GPS在汽车领域方面的应用，成为GPS技术应用的最大市场份额。现在可靠成熟的GPS技术，结合移动通信领域的基站，可提供精度最高、最直观的位置服务，用户可以通过手机在线上网或者下载地图软件，便可实现5米精度的定位。这将有利于各种物流传输服务，方便大众或者司机了解周围的交通情况，只要利用GPS提供的定位信息，就能极大地提高工作效率，为生活带来便利。

上世纪八十年代，我国开始引进GPS接收机的技术，通过不断结合自身的实践和理论研究，艰苦创新，最终将北斗卫星导航系统研制成功，成为全球四大卫星导航系统之一。随着我国经济的不断发展，GPS技术的不断完善与成熟，相信北斗卫星导航系统将更好为亚太地区，乃至整个世界提供优质可靠的定位导航服务。而俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统，虽说也是全球四大卫星导航系统之一，但在卫星接收机方面的技术和其他三大系统仍然有些差距。由于其导航系统资金上的问题，使卫星接收机技术严重之后。这也是为什么市面上格洛纳斯接收机品种很少，难以对消费者普及的重要原因。

GPS接收机是GPS系统中重要的组成部分，普通用户只要购买GPS接收机，就能免费享受GPS定位服务。因此在GPS的广泛运用的同时，人们对GPS接受机的需求也随之增加。当前GPS接收机也开始随着科技的发展不断进步，集成自动化程度也越来越高，能让非专业人员也能简单易用，而且接收机的体积越来越小，重量也逐渐减轻，极大地方便了使用者。就目前的形势来看，GPS接收机还是有很大的发展前景的。

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