1、三防平板中GPS的基本工作过程

三防平板中GPS 模块接收机根据接收到的多颗卫星发来的定位等信息，计算出 GPS 模块所在地理位置的经纬度坐标、时间等，并储存起来。然后通过 RS232 串行接口，SPI 接口，以及 I2

C接口等，把这些坐标数据发送给 CPU 使用。CPU 通过软件程序处理后，把这些位置信息显示在屏幕上。其电路方框图如图1所示。

图1 三防平板中GPS电路方框图

从方框图中的箭头可以看出信号的流向，天线接收的信号经过滤波，送至低噪声放大器，然后再次滤波，送至 GPS 芯片，经过 GPS 处理后，得出坐标位置信息送给 CPU处理。这在实际电路中可能会有所不同，可能没有滤波器 2，也可能没有低噪声放大器，或者低噪声放大器被集成到 GPS 芯片中了，实际的滤波器也可能有单端输出和双端差分输出的不同形式。实际的GPS芯片其射频输入方式会略有不同。GPS芯片输出的数据接口多为串口 UART，但也有可能为 I2

C 接口，还有的是 SPI 接口。同 UART 串口一样，GPS 芯片都是通过这些接口将数据送往 CPU 的，这些接口是一些硬连线。CPU 要想通过这些硬连线（即硬接口）读取数据，只有这些硬接口是不够的，还需要驱动程序。CPU 靠运行驱动程序通过接口取出 GPS 芯片中的数据，并送给应用程序（软件），由应用程序对这些数据和 GPS 芯片作相应的操作和控制，并把结果在显示器上显示出来。GPS 模组就是这样通过软件和硬件的相互配合，来完成定位信息、速度信息和时间信息等数据获取的功能。

2、三防平板中GPS实际电路工作原理

下面给出了几个不同芯片的电路连接图，用箭头表明了信号的走向，并说明了信号去了哪里。GPS 芯片输入信号、输出信号都基本差不多，虽然可能引脚定义和符号不一样，但信号功能一样，下面是GPS芯片所需的不同信号：

电源：3.3V、1.8V、1.2V可能比这几个多，也可能少，视具体芯片而异；

时钟信号：三组，分别是16.368MHz、32.768kHz、26MHz或38MHz；

复位信号：这个只有一个，有的叫RST，有的虽然不叫RST，但同样起复位作用；

数据输出：有串口UART，有I2

C总线，有SPI总线，视具体芯片不同而不同；

GPS启动信号：GPS芯片平时在不用的时候是关闭的，主要是为了省电；

时间同步信号；

时钟请求/时钟使能；

激活/唤醒信号。

大部分 GPS 芯片都是这些信号，当然也有例外，在本节的后文给出了一些其他的引脚符号名称和定义。

图2所示是GPS芯片BCM4751的实际电路图。

图2 三防平板中GPS芯片BCM4751的电路连接图

三防平板中GPS 芯片 BCM4751 的工作原理：天线信号经过 FL101 滤波，送到 BCM4751 的 RFIN脚，然后经过该芯片处理，从串口 RX、TX、CTS、RTS 引脚输出位置坐标等信息，送给CPU再处理。

首先 GPS 电源上电正常，一般 GPS 都有多组电源供电，每组都应正常，然后就是 GPS芯片被启动，即芯片的REGPU引脚由CPU送来的 PWRON 信号控制，高电平时开启 GPS电路，随后时钟电路开始工作。三防平板中CPU 再送来复位信号RST，BCM4751开始执行初始化，初始化之后就进入正常工作了。当GPS长时间不使用时就进入睡眠状态，CPU 送来的 PWRON 信号变低，GPS 内部大部分电路不工作，进入低能耗状态，此时仅用 CPU 送来的低时钟 RTCCLK 给 BCM4751 提供低速率的时钟（32.768kHz），进入待机状态，其他GPS芯片的工作过程类似，不再赘述。11.2.3 GPS模组接口引脚符号定义说明

下面是5种三防平板中GPS芯片的电路连接图，分别如图3～图7所示。

图3 三防平板中GPS芯片的电路连接方式1

图4 三防平板中GPS芯片的电路连接方式2

图5 三防平板中GPS芯片的电路连接方式3

图6 三防平板中GPS芯片的电路连接方式4

图7 三防平板中GPS芯片的电路连接方式5

三防平板中GPS电路涉及到的引脚信号说明：

PAEN、REGPU、PWR_ON、GPSON、ON/OFF 这些信号都是 GPS 芯片的启动信号，相当于GPS的开机信号，并且大部分GPS芯片都是高电平启动，低电平进入低功耗的待机状态。在有的资料中，启动信号又叫唤醒信号，而待机状态叫休眠状态，虽然叫法不同，作用都是为了省电，功能也一样。

TCXO、CLK、GPSCLK：GPS的16.3688MHz时钟信号，也有不同的信号名称。

CNTIN、EC_CLK、REFCLK：由外部芯片输入GPS的26MHz或38MHz时钟。

RTCCLK、LPO_IN、LOWCLK：GPS 的 32.768kHz 的睡眠时钟，有的叫实时时钟，虽然各种叫法不同，但都是一个信号。

SLEEP：睡眠信号，使GPS进入低耗电的睡眠状态。

WAKE UP：唤醒信号，使GPS从睡眠状态进入正常状态。

VTUNE：控制GPS频率的电压（外接滤波电容器或CPU），又叫频率调谐电压。

RX-HOLD：接收暂停。

CLKREQ：时钟请求，请求外部电路给GPS芯片输入时钟信号。

CLK-EN、GPS CLK EN、OSCEN：时钟允许，允许GPS时钟电路工作。

RFIN、MINP、MINM：GPS芯片的天线输入端信号。

LNA IN：低噪声放大器输入。

LNA OUT：低噪声放大器输出。

VGA-INP：表面滤波器的输出信号。

VGA-INM：表面滤波器的输出信号。

IO_INT_UICLK：睡眠时钟32.768kHz（虽是同一个信号，却有不同的名称）。

IO_PA_EN、TX_ADSTR：GPS启动信号（只是不同的信号名称）。

TIME STAMP、GPS_SYNC：GPS的时间同步信号。

IRQ、INT、EIT：中断信号。

IPPS：1Hz的时钟、时间脉冲信号。

TP：时间脉冲信号。

三防平板中每个 GPS 芯片都有至少两组以上电源，常见的电源输入信号有：VBAT、VCC、VDD、VDDIO、RF_VDD、VCC_RTC、VDD_DIG、VDD_PCC、VDD_VCO、VDD_CORE等。信号名称种类繁多，但实际电压值有：3.7V(电池)、3.3V（主供电）、2.5V 或 1.8V 的IO、1.1V或1.2V的VDD-CORE或VDDIO，以及VREF。