ATmega16A低成本的GPS接收系统设计

通过对该模块的使用，有效地实现了对GPS信号的接收。

2.6 数据存储模块

数据存储模块用Flash芯片来存储该系统采集的GPS位置信息，便于进行后期数据处理。该GPS接收系统使用的Flash芯片为K9F1208U0M，它是Samsung公司生产的采用NAND技术的大容量、高可靠Flash存储器。图7是K9F1208U0M芯片与ATmega16A的外围连接电路。

K9F1208U0M的接口控制方法：K9F1208U0M在应用时必须通过外部ATmega16A来控制其内容的读写。K9F1208U0M的数据总线与ATmega16A的数据口PA口相连，用ATmega16A的地址高位引脚PB6作为K9F1208U0M的片选信号(CS)；PB5接K9F1208U0M的命令数据选择端(CME)/DATA)，而PB4接K9F1208U0M的地址锁存允许端(ALE)。

读写操作流程：进行写操作时先要写入命令字80H，通知K9F1208U0M要进行写操作，然后顺序写入目的地地址和待写入的数据。应该注意的是，地址只需写入一次，便可以连续写入多个字节数据。地址指针的调整是由K9F1208U0M内部逻辑控制的，不用外部干预。写入操作是以页为单位(1～528字节)进行的，即每次连续写入能超过528个字节。这是由K9F1208U0M的工作方式决定的：写入的数据先保存至Flash内部的页寄存器(528字节)中，然后再写入存储单元。数据写完之后还要给K9F1208U0M发出1个写操作指令10H，通知其将页寄存器中的数据写入存储单元，随后就应该对状态引脚进行查询。如果该引脚为低，表明此次写操作结束。最后的步骤是数据校验，如果采用了ECC校验模式，则此步骤可以省略。

使用ATmega16A控制器完成Flash驱动函数主要包括：读ID；块擦除；写入一页数据；坏块检测；读取一页数据。

另外，注意事项有：在以K9F1208U0M为数据存储介质的系统设计中，需要注意无效块的问题。无效块即包含一个和多个无效数据位的块。由于结构方面的原因，一块(32页)中有一个无效位也会导致整个块无效。因此，系统必须在写入数据时避开无效块。出厂时，每片K9F12 08U0M的无效块信息均保存在一个无效块信息表中，可以根据该表中的原始无效块信息识别无效块的位置。在K9F1208U0M的使用过程中，应随时对无效块情况进行检查和更新，以保证无效块表内容的准确性。

3 微控器软件程序设计

该ATmega16A软件程序流程如图8所示。

4 实验结果

为检验该GPS接收系统的系统性能，选择一空旷地域组织了若干次实验，实验内容是固定地点接收卫星信号。图9是GPS接收系统实物图和Flash数据读取图。

图9中左边是GPS接收系统的实物图，右边是通过该GPS接收系统采集回来的数据，然后经过Flash读取而得到的信息。GPS卫星接收系统采集到的坐标是世界大地坐标系(WGS-84)坐标。输出的数据格式为："时间+维度+经度+星数+高度"，接收回来的数据充分显示系统稳定度很高。

结语

本文设计了一种基于ATmega16A的GPS接收系统。该系统具有数据存储、无线传输、定位精度高等特点。实验数据显示系统稳定度很高，易于推广普及，可用于普通民用地理定位领域，具有较高的实用价值。