基于GPS的数据采集系统的研究
其中：$为语句起始标志；GPRMC为识别符；逗号为数据区分隔符；*为效验和识别符；hh为效验和；CR>LF>为语句结束符。
秒脉冲的上升沿对应着一精准的UTC时刻。可以先对GPS接收机的1PPS秒脉冲进行整形，用经过整形信号的上升沿对DSP中断进行控制或触发计数器进行分频处理，同时从RS-232接口传输来的GPRMC语句通过DSP的串口输入可以方便提取到UTC时刻，地理经纬度信息。本文中使用GPS25 OEM板其授时精度优于200ns，定位精度可达5 m以内基本可以满足异地同步数据采集的需求。
2 采集系统的硬件构成
数据采集系统系统采用的核心芯片是美国TI公司生产的TMS320F2812 DSP处理器，它采用改进的哈佛结构，具有独立的数据和地址总线，支持多级流水线操作片上集成了定时器，锁相环，通用I／O接口和串行通信接口等。与单片机相比具有更为强大的数字处理和控制能力特别适合结合GPS接收机实现数据采集。
如图2所示，整个系统主要分为GPS信号接受模块，DSP控制模块，模拟量输入模块，采样脉冲发生模块和数据通信模块。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/192861.htm
文中基于GPS的同步数据采集方法基本过程是通过GPS25 OEM接收机输出的1PPS秒脉冲信号作为DSP外部中断输入源来触发分频计数器来产生采样脉冲设备来保证被测信号在同一个时刻开始采样。为保证点采样频率的高度一致性，可以采用高精度温补晶体振荡器TCOX，其工作频率为10 MHz，频差不大于2 ppm。输出的振荡信号经过整形、电平转换后经计数器分频得到满足采样率的同步高精度的采样信号。为了进一步消除晶振电路给采样频率带来的累积误差，晶振产生的时钟钟信号每隔1 s被1PPS信号的上升沿同步一次，使得被测的模拟输入量经过低通滤波后被严格建立在GPS时间基准上的同步采样系统所采样。模拟量采样后经A／D转换依次转换后按顺序放入固定RAM区。DSP通过SCI接口从GPS25OEM接收机的串行数据发送端TX中提取到秒脉冲上升沿所对应的UTC时刻和地理经纬度坐标，从第一个采样点按顺序为每一个采样点置以便于识别的时间标签和地理位置坐标，最终将各测量量连同其对应的时间地理标签按照一定的数据格式，经过USB2.0数据线上传到上位机。
3 通信接口设计
传统的数据传输大多采用RS 232、RS 485接口传送，但是对于异地同步大容量的数据上传传统的通信模式就暴露出传输输速度较慢，时延大，易出错的缺点。利用USB接口就能有效实现数据远程海量的双向传输，而且USB传输速度可高达480 Mbps支持单点的热插拔可以有效地实现本地数据的携带转移。
本系统通信接口电路采用USB2．0接口，其控制器芯片选用CYPRESS公司的CY7C68013。CY7C68013遵从USB2．0规范，包括一个增强型的51内核与8051指令集兼容，USB2．0串行接口引擎SIE、USB收发器、8．5KB片上RAM、4KBFIFO以及一个通用可编程接口GPIF。CY7C68013与外设有两种接口方式：GPIF和SlaveFIFO。GPIF是主机方式，可以由软件设置读写控制波形，灵活性很大，几乎可以对任何8／16bits接口的控制器、存储器和总线进行数据的主动读写，使用非常灵活。而Slave FIFO方式是从机方式，工作方式可设为同步或异步，外部控制器DSP可象对普通FIFO一样对FX2的多层缓冲FIFO进行读写。本文采取的是Slave FIFO接口方式。电路中CY7C68013作为TMS320F2812的外设，它采用异步存储器接口与DSP相连接，上位PC机可以唤醒CY7C68013并对USB芯片。DSP2812将CY7C68013配置在其子空间采用异步读写方式完成二者之间的数据和命令的交换。
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