### GPS中频信号采集及分析系统设计的关键知识点
#### 一、引言
随着全球卫星定位系统的广泛应用，尤其是GPS在全球范围内的普及和发展，对于高精度定位和时间信息的需求日益增加。这种需求推动了国内外众多企业和研究机构对导航、授时芯片进行深入研究。而在实现这些功能的过程中，对GPS卫星信号的采集与分析显得尤为重要。因此，自主开发一款小型化、便携式的GPS中频信号数据采集设备对于导航算法的研究及芯片设计具有重要意义。
#### 二、系统设计背景
- **GPS信号的重要性**：GPS全球卫星定位系统在提供定位信息和高精度时间信息方面发挥着重要作用，这使得对GPS卫星信号的分析成为实现导航、授时等功能的基础。
- **数据采集需求**：为了进行导航算法的研究及芯片设计，需要能够实时采集并处理GPS中频信号的数据。
- **USB接口的优势**：USB接口因其高速传输速率（最高可达480Mb/s）、灵活的传输模式（中断传输、控制传输、同步传输和块传输）等特点，在PC领域得到了广泛的应用。
- **射频前端芯片选择**：文中提到的高集成度GPS接收机射频前端芯片NJ1006可以采集2bit格式的GPS卫星信号，并通过位拼接技术将实时采样率降低至约4MHz，满足数据传输的需求。
- **USB2.0的选择**：考虑到成本和普及率，文章选择了USB2.0作为数据传输接口，其传输速度完全能满足系统的数据传输需求。
#### 三、系统架构
- **硬件架构**：
- **射频接收芯片NJ1006**：负责下变频GPS L1信号，并通过2bit A/D转换器采样后输出数字信号。
- **FPGA (Cyclone EP1C12Q240C8N)**：具备20,060个逻辑单元和52个M4K存储器，用于对数字中频信号进行字节拼接及缓存。
- **USB2.0接口芯片(FX2-68013)**：由Cypress半导体公司生产，用于将FPGA处理后的数据上传到PC。
- **软件架构**：
- **数据接收程序**：负责接收从USB接口传来的数据。
- **格式转换程序**：将原始数据转换成易于分析的文本格式。
- **数据分析程序**：对转换后的数据进行深入分析，提取有价值的信息。
- **主控程序**：协调整个系统的运行。
#### 四、系统实现的关键技术
- **字节拼接技术**：由于NJ1006输出的是2bit信号，需要通过FPGA进行位拼接以形成完整的字节流，从而便于后续的数据处理。
- **USB2.0接口的设计与实现**：确保数据能够在FPGA与PC之间高效传输。
- **VC++程序的开发**：实现数据的接收、格式转换以及高级分析功能，为用户提供友好的操作界面。
#### 五、总结
本文介绍了一种基于FPGA和USB2.0接口的GPS中频信号采集及分析系统的设计方案。通过使用高集成度的射频前端芯片NJ1006和高效的FPGA处理技术，结合USB2.0接口的高速数据传输能力，实现了对GPS中频信号的有效采集与分析。此外，通过开发专门的VC++程序来处理采集到的数据，为导航算法的研究提供了可靠的数据支持。该系统不仅能够满足对GPS中频信号的采集需求，还能够进行深入的数据分析，为GPS基带处理算法的研究提供了重要的工具和技术支撑。
