基于AVR单片机的GPS信号模拟发射器的设计与实现(6)
图2.2.1 系统总体工作原理
如工作原理图所示，主要包括数据存储、键盘控制、屏幕显示和数据传送四部分。
2.3.1 GPS数据存储模块
数据存储模块用于存储实验得到的实测GPS弹道数据，根据用户操作可以调用存储于单片机存储器空间中的实测弹道数据用以模拟实际飞行状况。ATmeg单片机具有两个主存储器空间：数据寄存器和程序寄存器。此外，ATmega128还有EEPROM存储器以保存数据，这3个存储器空间都是线性的，便于存储数据的直接调用。
数据存储模块的总体设计方案是，硬件上可能由于ATmega128集成128k的Flash存储器和4k的SRAM不能满足存储需求，需要进行外部存储器拓展以完成模块硬件构建；软件上的重点则是信息传输协议，根据已有的信息传输协议完成GPS数据的存储和传送。
2.3.2 GPS星历搜索及装定模块
GPS星历搜索及装定模块的工作是实现模拟真实GPS信号的过程，利用数据接口，GPS信号模拟器可与弹载GPS信号接收机进行数据传送，弹载接收机获得真实弹道数据，模拟多种不同的飞行情况。GPS接收机对接收到的星历二进制数据包进行提取解析处理，并将解析完的数据赋给GPS程序中的结构型星历全局变量，GPS接收机按照装订的星历搜索卫星，即开始模拟一文弹道修正弹的已测飞行弹道。
2.3.3 键盘控制模块
键盘控制模块是用户直接按需求进行操作的平台，程序指令和存储数据的调用都由键盘操作控制。硬件方面，键盘控制模块的功能主要是选择弹道数据和设置所发送数据的帧数及帧与帧的间隔，这就需要有一个键位用来切换显示屏幕上箭头指示的选项，一个键位用于选择发送数据，还有两个键位配合使用以改变变量的量值，利用ATmega128单片机上的自带键位即可满足要求。软件方面，对应各个键位设计相应的程序。
2.3.4 液晶屏幕显示模块
ATmega单片机中所存储的弹道数据信息无法直观得被用户选择或确定，因此需要利用在GPS信号模拟中增加液晶显示屏这一部分，一方面可让用户根据需求直观的选择弹道模拟场景，另一方面，配合键盘各键位，实现可视化操作。
硬件方面，ATmega128没有自带液晶显示屏，因此需要选择合适的外接液晶显示屏，OCMJ图形液晶显示屏可满足功能要求。软件方面，重点是与键位控制程序相结合，实现信号模拟器的可视化控制。
2.3.5 GPS数据传输模块
GPS数据传输功能是该信号模拟器索要实现的最终目的，即将自身存储器中储存的GPS弹道数据传送至GPS接收机，经过传输的数据可以用来模拟弹丸不同的飞行情况。利用RS232串口建立GPS信号模拟器与弹载GPS接收机的通信桥梁，在软件设计中，各个数据传输的条件要根据用户操作指令来确定，以此实现符合用户意志的弹丸模拟飞行情况。
2.4 本章小节
本章对GPS信号模拟器的总体设计要求进行了说明，在此基础上分别介绍了GPS数据存储模块、GPS星历搜索及装定模块、键盘控制模块、液晶屏幕显示模块和GPS数据传输模块等五个组成模块的总体设计方案，为后续章节开始具体的硬件、软件设计提出了方向。
3 GPS信号模拟器硬件设计方案
3.1 引言
GPS信号模拟器的硬件部分建设，采用AVR单片机为开发平台。模拟器的建设原则是在完全满足现有总体技术要求的基础上，为兼顾后续开发使用预留一定的硬件资源空间。本章将重点介绍GPS信号模拟器系统中各个硬件部分的选择，并对单片机片内资源利用情况和外部存储器拓展情况进行说明。最后，介绍测试所使用的AVR Studio平台。