ZY GPS模块技术文档.pdf

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1、规格承认书规格承认书 SPECIFICATION FOR APPROVAL 客户名称：我司料号：贵司料号：承认签章 正原承认 客户承认 批准 审核 设计 批准 审核 设计 拟制 Prepared by：审核 Checked by：批准 Approved by：中国浙江省嘉兴市塘汇工业区正原路 1 号 No.1ZhengyuanRoad,TanghuiIndustrialZone,Jiaxing,Zhejiang,China REV.1.0 日期 Formed On：2009-4-22 DOCUMENTName ZYM-GM18 ZYM-GM18 P1 ZYM-GM18 GPS 模块模块 拟制

2、Prepared by：审核 Checked by：批准Approved by：中国浙江省嘉兴市塘汇工业区正原路 1 号 No.1 Zhengyuan Road,Tanghui Industrial Zone,Jiaxing,Zhejiang,China REV.1.0 Formed On：2009-4-22 DOCUMENTName ZYM-GM18ZYM-GM18 P2 目录目录 1.产品介绍 42.注意事项 41.产品介绍 42.注意事项 42.1 概述 42.2 静电放电(ESD)53.主要特性 54.技术规范 53.主要特性 54.技术规范 54.1 电气特性 54.2 TCXO 6

3、4.3 SiRFXtrac高敏感软件 64.4 环境特性 74.5 物理特性75.外形尺寸75.外形尺寸75.1 GM18外形：(mm)75.2 引脚排列图85.3引脚分配85.4 PCB设计建议：(mm)106.模块测试117.附录 A 软件协议138.附录 B 坐标系和出厂初始值6.模块测试117.附录 A 软件协议138.附录 B 坐标系和出厂初始值.18.18B.1 坐标系18B.2 出厂默认参数18B.3 订购须知189.附录 C 缩写词汇对照表19 9.附录 C 缩写词汇对照表19 拟制 Prepared by：审核 Checked by：批准 Approved by：中国浙江省嘉

4、兴市塘汇工业区正原路 1 号 No.1 Zhengyuan Road,Jiaxing,Zhejiang.REV.1.0 Formed On：2009-4-22 DOCUMENTName ZYM-GM18ZYM-GM18 P3 1.产品介绍 1.产品介绍 ZYM-GM18是高性能,低功耗，小尺寸并且非常容易整合的GPS模块，是为OEM模块的广泛应用而设计的。此GPS模块一次性追踪20颗人造卫星,具有快速收星和每秒更新一次定位数据的能力。ZYM-GM18模块非常适合专门从事于智能电话，PDA，AVL系统和其他的手持设备整合和手持无线定位服务的客户。ZYM-GM18是一款带有TCXO设计的高性能产品

5、,兼容所有SiRF软件方案,包括SiRFXtrac高灵敏度软件和SiRFLoc多模式的A-GPS软件。GM18设计采用最新的表面粘贴技术和高水准电路整合技术,达到了同时将体积和功耗需求减少到最小的最佳表现。模块的这种硬件能力再结合上软件的智能使它更容易的被整合和利用在各种导航系统和产品上。应用系统与模块的通信是通过UART和CPU的通信来实现的。ZYM-GM18模块的电气构架如下图所示:2.注意事项2.注意事项-非常重要!非常重要!本章包含了GPS接收器的安全和可靠使用的重要数据。在开始使用GPS接收器之前请仔细地阅读本章。2.1 概述 2.1 概述 全球定位系统使用人造卫星导航,是一个有全新

6、观念的导航。GPS已经建立在许多领域,比如,在民航或远洋运输中。它正在深入影响着我们的日常生活。全球定位系统是被美国政府操控的,同时它也是对系统准确性和系统维护进行负责的唯一机构。该系统也在不断的被改良和做必要的修正，这样可以不断提高GPS的准确性。拟制 Prepared by：审核 Checked by：批准 Approved by：中国浙江省嘉兴市塘汇工业区正原路 1 号 No.1 Zhengyuan Road,Tanghui Industrial Zone,Jiaxing,Zhejiang,China REV.1.0 Formed On：2009-4-22 DOCUMENTName ZY

7、M-GM18ZYM-GM18 P4 2.2 静电放电(ESD)2.2 静电放电(ESD)ZYM-GM18 GPS接收器含有对静电极端敏感的器件，下面是预防静电放电(ESD)的建议：-佩戴保护性的外套。-在ESD防护工作区域中安装ESD处理装置。-用ESD屏蔽盒包装运输。-监控并测试所有的 ESD 保护仪器。-ZYM-GM18 GPS接收器对ESD极端极端的敏感，请注意对待！3.主要特性 3.主要特性 1、使用高性能的SiRFstarIII 芯片。2、平均的冷启时间在48 秒。3、低功耗。4、20通道“全视野”追踪卫星,提供更准确的定位数据。5、内嵌ARM7TDMI 处理器，可植入客户自定义的应

8、用程序。6、内置4Mb SRAM。7、内置维持0.5ppm 温度稳定性的温度补偿晶振(TCXO)；8、18.0 x21.0 x7.1mm的小型化设计，能更容易的将它整合到手持装置中。9、使用 SiRFXTrac 软件能够追踪极低水平的GPS信号，可达16dBHz。10、包含RTCM SC-104 DGPS 和 WAAS/EGNOS 解调器。4.技术规范 4.技术规范 4.1.电气特性 4.1.电气特性 4.1.1 一般指标 4.1.1 一般指标 1)频率：L1,1575.42 MHZ。2)C/A码：1.023 MHZ chip rate。3)通道：20 4.1.2 定位精度(OPEN SKY)

9、4.1.2 定位精度(OPEN SKY)1)位置：10米,2D RMS。2)7米 2D RMS,WAAS修正。3)1-5米,DGPS修正。4)时间:1个微秒/同步GPS时间。4.1.3 坐标系 4.1.3 坐标系 1)默认：WGS-84。4.1.4 捕获率(OPEN SKY，静止)4.1.4 捕获率(OPEN SKY，静止)1)重捕时间：0.1 秒,平均。2)热启动：1 秒,平均。3)温启动：38 秒,平均。拟制 Prepared by：审核 Checked by：批准 Approved by：中国浙江省嘉兴市塘汇工业区正原路 1 号 No.1 Zhengyuan Road,Tanghui I

10、ndustrial Zone,Jiaxing,Zhejiang,China REV.1.0 Formed On：2009-4-22 DOCUMENTName ZYM-GM18ZYM-GM18 P5 4)冷启动：48 秒,平均。4.1.5 动态指标 4.1.5 动态指标 1)高度:18,000米(60,000 英尺)最大 2)速度：515 m/s(1,000节)最大 3)加速度：4G,最大 4.1.6 功耗 4.1.6 功耗 1)输入电压：3.3VDC(主电源)。2)输入电流:55mA(不包含天线电流)。3)RTC 电流:10uA。4.1.7 RF 特性 4.1.7 RF 特性 1)最小信号追踪

11、:-159 dBm 4.1.8 串口 4.1.8 串口 1)全双工串行通信口，TTL电平，GPS接收器指令控制端口,用户可自定义波特率：从4800到57600bps。2)NMEA 0183 3.0 版ASC输出GGA,GSA,GSV,RMC(VTG,GLL,ZDA,可选择)。3)DGPS 协议 RTCM SC-104 信息种类 1,2 和 9。4)SiRF二进制信息：位置，速度，高度,状态输出。4.2TCXO 4.2TCXO 1)典型的 SSB 相位噪声密度1HZ，偏移量：-50.0 dBc/HZ 2)典型的 SSB 相位噪声密度10HZ，偏移量：-80.0 dBc/HZ 3)典型的 SSB

12、相位噪声密度100HZ，偏移量：-105.0 dBc/HZ 4)典型的 SSB 相位噪声密度1KHZ，偏移量：-125.0 dBc/HZ 5)典型的 SSB 相位噪声密度10KHZ，偏移量：-140.0 dBc/HZ 6)负载灵敏度(+/-10%负载变化量):0.2+/-ppm 7)频率稳定性（温度变化）:0.5+/-ppm 8)长久的稳定性，频率漂移:(超过 1 年)1.0+/-ppm 4.3.SiRFXtrac 高敏感软件 4.3.SiRFXtrac 高敏感软件 带有TCXO设计的 ZYM-GM18完全兼容新的SiRFXtrac高灵敏软件。用户使用该方案可以捕获和持续追踪超低GPS信号，比

13、目前其它可能的自治GPS解决方案更为优秀。这意味着GPS现在能在先前被认为不可能使用的环境中使用，例如：严密的都市楼宇，密集的树林,深入内部的停车库,和在户内的其他许多情况。随着GPS定位区域的扩张，SiRFXTrac能够使ZYM-GM18应用在许多现有的定位设备中和一些先前被认为不可能实现的新设备中。拟制 Prepared by：审核 Checked by：批准 Approved by：中国浙江省嘉兴市塘汇工业区正原路 1 号 No.1 Zhengyuan Road,Tanghui Industrial Zone,Jiaxing,Zhejiang,China REV.1.0 Formed O

14、n：2009-4-22 DOCUMENTName ZYM-GM18 P6 除了提供广阔的GPS覆盖外，SiRFXTrac也能帮助克服在系统整合中面临的两个难题天线的放置问题和电路板的干扰问题。由于SiRFXtrac能捕获和追踪极低信号,所以现在天线能放置在以前不能放置的位置-比如人的衣服下,交通工具内,甚至可以嵌入到移动装置里面。如果需要的话,它甚至能帮助克服小型或低成本天线方案的缺点。现在摆在我们面前的是电路板产生的干扰信号，这个电路板集成了GPS应用系统（典型的是PDA应用系统）。SiRFXtrac有捕获低强度信号的能力，因此能帮助应用系统维持一个可以接受的定位信息。4.4.环境特性 4.

15、4.环境特性 1)工作温度范围-40 到+85 2)储藏温度范围-45 到+85 4.5.物理特性 4.5.物理特性 1)尺寸:18.0(W)*21.0(D)*7.0(H)(mm)2)重量:少于10g 5.外观尺寸和电气特性 5.外观尺寸和电气特性 5.1.GM18外形:(mm)5.1.GM18外形:(mm)*公差=0.2mm 拟制 Prepared by：审核 Checked by：批准 Approved by：中国浙江省嘉兴市塘汇工业区正原路 1 号 No.1 Zhengyuan Road,Tanghui Industrial Zone,Jiaxing,Zhejiang,China REV

16、.1.0 Formed On：2009-4-22 DOCUMENTName ZYM-GM18 P7 5.2.PIN排列图排列图:5.3.引脚分配引脚分配:Table 5-1 是 5 个引脚接口的引脚列表 Table 5-1 pin name type description Electrical Characteristics 1 GND PWR 接地 2 VCC PWR 主电源输入 3.3V DC 5%3 TXA O 串口 A 输出（GPS 信息）TTL；Voh2.4V；Vol0.4V；Ioh=Iol=2mA 4 RXA I 串口 A 输入端 TTL；Voh2.4V；Vol0.4V；Ioh=

17、Iol=2mA 5 EN I 控制省电状态端口，外部 IO口控制，接低电平或悬空时，正常运行状态；接高电平，切断 VCC 进入省电状态。0=on 1=off if no use,keep float 拟制 Prepared by：审核 Checked by：批准 Approved by：中国浙江省嘉兴市塘汇工业区正原路 1 号 No.1 Zhengyuan Road,Tanghui Industrial Zone,Jiaxing,Zhejiang,China REV.1.0 Formed On：2009-4-22 DOCUMENTName ZYM-GM18 P8 ！注意！注意 5.3.1 配置

18、和时间信号配置和时间信号 1BOOT：高电平（+3.3 V DC）有效，高电平时下装程序。5.3.2 串口通信信号串口通信信号 全双工串口，COMS电平。如需要不同的电平，可以使用合适的电平转换器，例如:利用MAX 3221获得与RS-232信号兼容的电平和PL2303HX 获得与USB-TTL信号兼容的电平。1 RXA:输入脚，接收软件控制信号。2 TXA:输出脚，输出导航和测量数据。5.3.3 DC输入信号输入信号 1VCC:主供电引脚，3.0V。含输出电压为2.8V的LDO。推荐的工作环境如（表5.3）参数 符号 最小 典型 最大 单位 主供电电压 VCC 3.0 3.3 5.0 V（表

19、5.3）!警告:!警告:仅当ZYM-GM18未供电时,安装天线。在ZYM-GM18工作时不要安装或断开天线。拟制 Prepared by：审核 Checked by：批准 Approved by：中国浙江省嘉兴市塘汇工业区正原路 1 号 No.1 Zhengyuan Road,Jiaxing,Zhejiang,China REV.1.0 Formed On：2009-4-22 DOCUMENTName ZYM-GM18 P9 5.4.PCB 设计建议 PCB 设计建议:5.4.1 引脚设计参考引脚设计参考(单位：单位：mm)*公差=0.1mm 拟制 Prepared by：审核 Checked

20、 by：批准 Approved by：中国浙江省嘉兴市塘汇工业区正原路 1 号 No.1 Zhengyuan Road,Tanghui Industrial Zone,Jiaxing,Zhejiang,China REV.1.0 Formed On：2009-4-22 DOCUMENTName ZYM-GM18 P10 6模块测试6模块测试 客户可以使用GpsView_En.exe测试ZYM-GM18模块。1）将模块的演示板通过UART口与PC连接。确定有源天线已与演示板的RF连接器连接，将有源天线放置在空旷处，这样能接收到良好的信号。2)双击计算机上的GPSView_En.exe,如图 6.

21、1:(图 6.1)3）运行GPSView_En.exe之后显示下面的窗口,如图6.2:(图 6.2)(图 6.3)拟制 Prepared by：审核 Checked by：批准 Approved by：中国浙江省嘉兴市塘汇工业区正原路 1 号 No.1 Zhengyuan Road,Tanghui Industrial Zone,Jiaxing,Zhejiang,China REV.1.0 Formed On：2009-4-22 DOCUMENTName ZYM-GM18ZYM-GM18 P11 4）设置波特率:9600(默认值),并且正确地选择COM#，与个人计算机连接。见图6.3:(图 6

22、.4)(图6.5)5)点击OPEN GPS按钮,然后将会看见程序正在运行，GPSView_En的右框显示GPS状态。如图 6.4:。6)在COM和波特率旁边的栏目:1)首次定位时间 2)GPS收星时间 3)当前定位状态 拟制 Prepared by：审核 Checked by：批准 Approved by：中国浙江省嘉兴市塘汇工业区正原路 1 号 No.1 Zhengyuan Road,Tanghui Industrial Zone,Jiaxing,Zhejiang,China REV.1.0 Formed On：2009-4-22 DOCUMENTName ZYM-GM18ZYM-GM18

23、P12 7附录A软件协议7附录A软件协议 A.1.NMEA 传输信息 A.1.NMEA 传输信息 GPS模块使用FirstGPSTM作为它的核心,输出NMEA-0183 V3.0版标准信息格式。NMEA输出的默认传输参数是9600bps,8位数据位,1位停止位,无奇偶校验。Table A-0 NMEA-0183 传输信息传输信息 A.1.1 全球定位系统定位数据全球定位系统定位数据(GGA)样例样例:$GPGGA,002153.000,3342.6618,N,11751.3858,W,1,10,1.2,27.0,M,-34.2,M,0000*5E Table A-1 GGA 数据格式 Tabl

24、e A-2 定位指示定位指示 拟制 Prepared by：审核 Checked by：批准 Approved by：中国浙江省嘉兴市塘汇工业区正原路 1 号 No.1 Zhengyuan Road,Jiaxing,Zhejiang,ChinaREV.1.0 Formed On：2009-4-22 DOCUMENTName ZYM-GM18ZYM-GM18 P13 A.1.2 经纬度，经纬度，UTC 时间和定位状态时间和定位状态(GLL)样例样例:$GPGLL,3723.2475,N,12158.3416,W,161229.487,A,A*41 Table A-3 GLL 数据格式数据格式 A

25、.1.3 接收机模式和卫星工作数据，包括位置和水平接收机模式和卫星工作数据，包括位置和水平/竖直稀释精度等竖直稀释精度等(GSA)样例样例:$GPGSA,A,3,07,02,26,27,09,04,15,1.8,1.0,1.5*33 Table A-4 GSA 数据格式数据格式 1.参与位置计算的卫星 2.最大显示 DOP 值为 50，如果输出为 50，真实的 DOP 值可能会更大。Table A-5 模式模式 1 Table A-6 模式模式 2 拟制 Prepared by：审核 Checked by：批准 Approved by：中国浙江省嘉兴市塘汇工业区正原路 1 号 No.1 Zhe

26、ngyuan Road,Tanghui Industrial Zone,Jiaxing,Zhejiang,China REV.1.0 Formed On：2009-4-22 DOCUMENTName ZYM-GM18ZYM-GM18 P14 A.1.4 接收机的卫星信息接收机的卫星信息(GSV)样例样例:$GPGSV,2,1,07,07,79,048,42,02,51,062,43,26,36,256,42,27,27,138,42*71$GPGSV,2,2,07,09,23,313,42,04,19,159,41,15,12,041,42*41 Table A-7 GSV 数据格式 注意注意

27、:项目,和 重复的显示每个星的信息，每句最多显示4颗星。显示信息中附加的卫星信息要以句的形式发送。如果不使用，这些区域为空。A.1.5 日期，时间，方位，对地速度，是最常用的一个信息日期，时间，方位，对地速度，是最常用的一个信息(RMC)样例样例:$GPRMC,054301.691,A,3047.4542,N,12045.7363,E,1.39,344.66,170409,A*64 拟制 Prepared by：审核 Checked by：批准 Approved by：中国浙江省嘉兴市塘汇工业区正原路 1 号 No.1 Zhengyuan Road,Tanghui Industrial Zon

28、e,Jiaxing,Zhejiang,China REV.1.0 Formed On：2009-4-22 DOCUMENTName ZYM-GM18ZYM-GM18 P15 Table A-8 RMC 数据格式数据格式 注意：SiRF 不支持磁偏角，所有的course over ground都是 WGS84 坐标。A.1.6 方位角和对地速度方位角和对地速度(VTG)样例样例:$GPVTG,309.62,T,M,0.13,N,0.2,K,A*23 Table A-9 VTG 数据格式数据格式 注意：所有的course over ground都是WGS84坐标系.拟制 Prepared by：审

29、核 Checked by：批准 Approved by：中国浙江省嘉兴市塘汇工业区正原路 1 号 No.1 Zhengyuan Road,Tanghui Industrial Zone,Jiaxing,Zhejiang,China REV.1.0 Formed On：2009-4-22 DOCUMENTName ZYM-GM18ZYM-GM18 P16 A.1.7 时间时间、日期、日期(ZDA)样例样例:$GPZDA,181813,14,10,2003,*4F Table A-10 ZDA 数据格式 A.2 RTCM 接收的数据 A.2 RTCM 接收的数据 默认的DGPS输入传输参数是960

30、0波特,8位数据位,1停止位，无奇偶校验，ZYM-GM18定位精度能达到小于5米，ZYM-GM18使用的是RTCM SC-104形式的差分GPS实时伪距修正数据信息，信息类型有1,5 或 9。ZYM-GM18是带不同传输参数的差分GPS接收器，它能正确的解码数据并产生正确的信息，然后保存在由电池供电的SRAM中，这样方便以后的运算。拟制 Prepared by：审核 Checked by：批准 Approved by：中国浙江省嘉兴市塘汇工业区正原路 1 号 No.1 Zhengyuan Road,Tanghui Industrial Zone,Jiaxing,Zhejiang,China R

31、EV.1.0 Formed On：2009-4-22 DOCUMENTName ZYM-GM18ZYM-GM18 P17 8附录 B 坐标系和出厂初始值8附录 B 坐标系和出厂初始值 B.1 坐标系B.1 坐标系 世界标准坐标系WGS-84 B.2 出厂初始值:B.2 出厂初始值:Parameter Com A Com B Input Protocol NMEA Binary RTCM SC-104 Output Protocol NMEA Binary None Baud Rate 9600 9600 Parity None None Stop Bits 1 1 Data Bits 8 8

32、Datum WGS84.Protocol GGA,GSA,GSV,RMC B.3 订购须知：订购须知：Z Y M-(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(1)产品分类：正原GPS模块 (2)型号系列：G:GPS；B:北斗；N:GLONASS；L:伽利略(3)类别：A:OEM；M:MOUSE(4)款号：19(5)设计序号：19(6)电源电压：3:3.3V；5:5V；C:12V；O:24V(7)插座类型：1:SMA；2:MCX；3:MMCX；4:客户需要 拟制 Prepared by：审核 Checked by：批准 Approved by：中国浙江省嘉兴市塘汇工业区正原路 1 号 No.1

33、Zhengyuan Road,Tanghui Industrial Zone,Jiaxing,Zhejiang,China REV.1.0 Formed On：2009-4-22 DOCUMENTName ZYM-GM18ZYM-GM18 P18 9.附录 C 缩写词汇对照表 9.附录 C 缩写词汇对照表 1)DGPS：差分全球定位系统 2)DOP：精度强弱度 3)GPS：全球定位系统 4)LNA：低噪声放大器 5)NMEA：国家海洋电子学协会美 6)RF：射频 7)RTC：实时时钟 8)RTCM：海运事业无线电技术委员会美 9)RXD：数据输入 10)TXD：数据输出 11)SA：选择有效

34、12)WAAS：广域差分系统 13)PCB：印刷电路板 14)冷启动：启动冷启程序，接收器内无位置或时间信息。这种情况下，RTC没有工作,无法得到有效星历数据和历书数据。(接收器无法进行导航，无法得到电池供电时备份的数据)。15)温启动：启动温启程序，历书信息有效，且从最后一次定位后就无太大的变化。关闭接收机2小时以上再启动温启，接收器内最后定位的位置、时间和历书的信息仍然可知。这个过程允许接收机预先读入当前已知的卫星信息。然而，在星历数据无法获得或不能再被广泛利用时，接收机就需要等待星历广播的再次完成。16)热启动:启动热启程序，星历数据和时间都有效。在关闭接收机少于2小时并使RTC一直工作

35、的情况下启动该程序。而且，在热启之前，接收器必须定位(它被允许解码和储存星历数据)。热启时，热启程序允许接收器预先读入当前已知的卫星信息，这样能更快地获得和追踪GPS信号。由于已经获得星历信息，因此不需要等待星历广播的完成。拟制 Prepared by：审核 Checked by：批准 Approved by：中国浙江省嘉兴市塘汇工业区正原路 1 号 No.1 Zhengyuan Road,Tanghui Industrial Zone,Jiaxing,Zhejiang,China REV.1.0 Formed On：2009-4-22 DOCUMENTName ZYM-GM18ZYM-GM18 P19