Produktinformation

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CG1-RADIO CompactPCI ® Global Positioning System (GPS) Empfänger
Dokument Nr. 2019 • Edition 04/2002
Die globale Universalzeit (UTC) und den
Standort - das auf dem CompactPCI® Standard
basierende GPS Modul CG1-RADIO von EKF
liefert beides.
In vielen Industrierechnersystemen wird die
präzise Synchronisation mit der amtlichen Zeit
gefordert. Häufig lösen diese Aufgabe
Funkuhren, die auf lokale Zeitzeichensender
zugeschnitten sind. Eine universelle
(exportfähige) Lösung bietet aber nur der
Empfang von Daten aus dem
satellitengestützten Global Positioning System
G P S . Die gleichzeitig ermittelten
Positionskoordinaten sind nicht nur in
fahrzeugbetriebenen Systemen von Interesse.
So sind zB. Anwendungen denkbar, die
automatisch
länderspezifische
Programmversionen starten, oder den
aktuellen Aufstellort des Rechners per Internet
melden.
Das CG1-RADIO Modul ist im Format
Einfacheuropa (3HE) aufgebaut und enthält
einen extrem leistungsfähigen 12-Kanal
Empfänger. Wahlweise können aktive oder
passive Antennen verwendet werden.
Die Genauigkeit der Positionsangabe kann
durch Einspeisung eines DGPS Differenzsignals
noch erheblich gesteigert werden. Über eine
serielle Schnittstelle wird der GPS Receiver des
CG1-RADIO hierzu mit externen
Differenzdaten gemäß RTCM SC-104
Protokollstandard versorgt.
Mit Hilfe des zugehörigen Treibers sieht der
Systemhost das CG1-RADIO Board als
Nachbildung von seriellen Schnittstellen (zB.
COM3/4). Fast alle Anwendungsprogramme,
die auf dem NMEA-0183 Datenprotokoll
basieren, sind daher unmittelbar lauffähig.
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CG1-RADIO • CompactPCI GPS Receiver/Clock
Der miniaturisierte GPS Empfänger basiert auf
dem Zodiac Chipsatz von Rockwell/Conexant
und ist als austauschbares Modul in die CG1
Leiterplatte integriert. 12 parallele
Empfangskanäle erlauben die ständige
Verfolgung aller in Sicht befindlicher Satelliten
und die gleichzeitige Verarbeitung sämtlicher
empfangenen Navigationsdaten. Optimale
Ergebnisse werden mit einer GPS Antenne
unter freiem Himmel erzielt. Ab einer Länge
des Anschlusskabels von ca. 3m sollte eine
aktive Antenne verwendet werden, um
Leitungsverluste zu kompensieren. Die SMB
Antennenbuchse ist vertieft in der Frontplatte
untergebracht.
Mit den Windows 2000 / NT 4 Treibern wird
gleichzeitig WinGPS installiert, ein Programm
zur Anzeige der GPS Daten und zur
Synchronisation der Systemuhr mit der UTC.
Bei aktivierter SA (Selective Availability) liegt
die Genauigkeit der empfangenen
Koordinaten für zivile Nutzung systembedingt
bei etwa 100m. Unter Verwendung eines
Korrektursignals, das über die 9-pol. D-SUB
Buchse im internationalen RTCM SC-104
Format eingespeist werden kann, ist eine
Steigerung der Genauigkeit auf ca. 3-5m
möglich. Hierzu ist eine externe
Zusatzeinrichtung erforderlich, die amtliche
DGPS Differenzdaten empfängt und ausgibt.
DGPS Empfänger in Deutschland basieren zB.
auf dem ALF LW Sender Mainflingen
(Deutsche Telekom) oder dem RASANT UKW
RDS System (ARD). Entsprechende
Empfangsgeräte können von EKF ergänzend
zum CG1-RADIO Modul mitgeliefert werden.
Auch das Internet wird als Quelle für DGPS
Daten genutzt.
Die zweite serielle Schnittstelle SP2 mit 9-pol.
D-SUB Steckverbinder in der Frontplatte ist
standardmäßig als DGPS Eingang vorgesehen
und hierzu on-Board mit dem GPS Empfänger
verbunden. Sobald an diesem Port
Korrekturdaten mit 9600Baud gemäß RTCM
SC-104 Standard erkannt werden, bezieht der
GPS Receiver diese Information in die
Berechnung der Position mit ein und liefert
seinerseits geschärfte NMEA-0183 Datensätze
an die erste serielle Schnittstelle. Die zweite
serielle Schnittstelle kann jedoch auch direkt
vom Host gelesen und geschrieben werden.
Programme wie LabMon werten die DGPS
Daten ebenfalls mit aus und benötigen daher
parallel zum GPS Receiver Zugriff auch auf
diesen Port. Unter Verzicht auf DGPS ist die
RS-232E Schnittstelle SP2 jedoch frei
verwendbar für beliebige Anwendungen.
Die erste serielle Schnittstelle des CG1-RADIO
findet nur intern Verwendung. Aufsetzend auf
den EKF Treibern werden über diesen Port
vom Anwendungsprogramm (zB. Rockwell
LabMon oder EKF WinGPS) Kommandos und
Daten im NMEA-0183 Format zwischen
Hostrechner und GPS Empfänger als
kontinuierlicher Datenstrom ausgetauscht. Die
moderate Baudrate von 4800bit/s ermöglicht
eine niedrige Interruptbelastung des Host.
Mit dem Embedded Prozessor i960RP(D)
verfügt das CG1-RADIO Board über eine
leistungsfähige Zentraleinheit mit integrierter
PCI Bridge als Interface zum CompactPCI®
Systembus. Die für Windows NT4 und
Windows 2000 verfügbare Treibersoftware
bewirkt, dass der Hostrechner das CG1-RADIO
Modul als einen oder mehrere UART Kanääle
(COM Ports) am CPCI Bus sieht.
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CG1-RADIO • CompactPCI GPS Receiver/Clock
Der EKF Treiber bildet das CG1-RADIO Modul
als
ein
oder
zwei
serielle
Standardschnittstellen (Typ 16C550) auf den
Host ab und erlaubt beliebige COM-Port
Zuweisungen wie zB. COM11. Es ist jedoch
darauf zu achten, dass keine Überlagerung
mit bereits im System vorhanden Ports
erfolgen darf; so sind zB. COM1 und COM2 in
der Regel schon vergeben. Andererseits
unterstützen Anwendungsprogramme häufig
nur Schnittstellen bis COM4, so dass COM3
für den ersten seriellen Port (GPS NMEA) und
COM4 für den zweiten seriellen Port (DGPS
RTCM) empfohlen wird.
Anwendern, die GPS Daten lokal auf dem CG1
Board verarbeiten möchten, wird mit 4MB
DRAM und 4MB Flash EEPROM eine
großzügige, flexible Speicherausstattung
geboten. Der i960 Prozessor sorgt für den
notwendigen Durchsatz in allen denkbaren
Anwendungen. EKF bietet als
Programmierunterstützung einen
Monitor/Debugger (MON960) an, der den
Stand-Alone Betrieb sowie den Download von
Software über den CPCI Bus oder die serielle
Schnittstelle erlaubt. Natürlich kann EKF auch
die Erstellung kundenspezifischer Firmware
schlüsselfertig anbieten.
Zahlreich angebotene kommerzielle
Anwendungsprogramme, oft in Verbindung
mit kartografischen Daten, werden ergänzt
von einem großen Pool frei verfügbarer
Shareware im Internet. Allen Applikationen
gemeinsam ist die Verarbeitung der GPS
Daten im NMEA-0183 Protokoll, so dass mit
dem CG1-RADIO eine uneingeschränkt
verwendbare Hardware vorliegt.
Das CG1-RADIO Modul bringt vollständige
GPS Funktionalität in industrielle CompactPCI®
Systeme ein. Beginnend mit Aufgaben, die
einen exakten Zeitstempel oder eine definierte
Synchronisation erfordern, bis hin zu
Applikationen, die auf dreidimensionaler
Bestimmung der Ortskoordinate basieren,
stellt das CG1-RADIO Board eine perfekte und
zukunftssichere Lösung dar.
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CG1-RADIO • CompactPCI GPS Receiver/Clock
Blockschaltbild
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CG1-RADIO • CompactPCI GPS Receiver/Clock
Technische Eigenschaften
Leiterplatte
Abmessungen
3HE Europakarte (100 x160mm2), Frontplatte 4TE (20,3mm), Profil
mit EMV Fiederung, Rasthebel
Prozessor
Typ
Intel i960RP/RD, 3,3V, 33/66MHz, getaktet vom Systembus oder
alternativ vom lokalen Oszillator
Speicher
4MByte FPM/EDO DRAM, 32-bit, 4MByte FLASH ROM (SMT)
28F160S5 (Intel/Sharp), 32-bit
Sonstiges
Watchdog-Funktion und +3,3V/5V-Überwachung mit MAX705,
Serielles EEPROM 4kByte I2C, optional: ACCESS.bus Interface
Firmware
Mon960 Monitor/Debugger
Protokoll
Asynchrones, serielles Protokoll: 1 Startbit; 7 oder 8 Datenbits; 1 oder
2 Stopbits; optional gerade oder ungerade Parität; Standardbitraten
bis max. 115,2 kBaud, Defaultwerte SP1=4800Baud (GPS NMEA0183), SP2=9600Baud (DGPS RTCM SC-104)
Serieller
Interface
Controller
2 x 16C550 Asynchronous Communication Element, Texas
Instruments TL16C550C oder vergleichbar (Standard UART
kompatibel)
Physikalisches
Interface SP2
RS-232E/V.28 mit Full-Modem-Support, PC kompatibler D-SUB
Steckverbinder 9-polig, als DGPS Eingang oder universell
verwendbar, überspannungsfest bis 10kV, Pin 9 konfigurierbar als
RS-232 RI Eingang oder als +12V/50mA Fernspeiseausgang DGPS
Receiver (selbstrückstellende Sicherung)
Treiber
Serielle Treiber (COM Port Emulation) für Windows 2000 und
Windows NT4.0, weitere Betriebssysteme in Vorbereitung
Receiver
Modul
Austauschbarer modularer 12-Kanal Empfänger, Chipsatz Conexant
(Rockwell) Zodiac, SMB Buchse für 1575,42MHz (L1 Band) GPS
Antenne aktiv oder passiv, zulässiger Signalpegel zwischen -130dBW
... -163dBW, Speisespannung 0V, +5V, +12V passend zur Antenne
über JANT einstellbar, selbstrückstellende Sicherung 100mA
Datenerhalt
Warmstart
Kürzestmögliche TTFF (Time To First Fix) durch Datenhaltung in
EEPROM und SRAM, RTC und SRAM gepuffert durch Lithium Zelle
190mAh (>4500h)
Software
NMEA Protokoll basierende Software einsetzbar
Connector J1
32-Bit, 33MHz (133MB/s)
32-Bit DMA Bus Master (133MB/s)
PCI Burst Mode
5V Interface
StromVersorgung
Connector J1
+5V ±5% 0,5A max.
+3,3V ±0,3V 0,7A (i960RP) 0,9A (i960RD) max.
+12V ±5% 0,1A max.
-12V ±5% 0,1A max.
Temperatur
Feuchtigkeit
Kommerzielle
Ausführung
Betriebstemperatur 0-70°C
Luftfeuchtigkeit 5-90% nicht kondensierend
Serielles
Interface
SP1 (intern)
und SP2
(extern und
intern)
GPS
CompactPCI®
Bus
Änderungen jederzeit vorbehalten
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CG1-RADIO • CompactPCI GPS Receiver/Clock
Steckreiterfelder
JANT
Antenne passiv, Antenne aktiv +5V, Antenne aktiv +12V
JBAT
Lithium Batterie zur Datenhaltung von GPS RTC und SRAM
JCLK
CPU Takterzeugung lokal/CPCI (optional)
JCNF
CPU Verhalten nach Reset, und Auswirkung von CPCI Reset auf CG1RADIO
JWZ
Serial Port SP2 D-SUB Pin 9, RS-232 RI Eingang, oder +12V Ausgang zur
Fernspeisung WZ DGPS Receiver
externe Steckverbinder (Frontplatte)
ANT
1575,42MHz (L1 Band) GPS Antenne aktiv oder passiv, zulässiger
Signalpegel zwischen -130dBW ... -163dBW, SMB Buchse,
Speisespannung 0V, +5V, +12V passend zur Antenne über JANT
einstellbar, selbstrückstellende Sicherung 100mA
SP2
RS-232E D-SUB 9 Verbinder (Stiftleiste männlich), alternativ als
universeller serieller COM-Port einsetzbar (Standardbitraten bis max.
115,2 kBaud), oder als DGPS Eingang zu verwenden (RTCM SC-104
Protokoll, 9600Baud, 8bit, 1 Startbit, 1 Stopbit, kein Paritybit)
interne Steckverbinder (optional bestückt)
CJTAG
JTAG Testport
ISPCON
ispGAL Programmierport
JACCBUS
I2C-Bus Erweiterung
JUTC
TTL Impulsausgang 1Hz und 10kHz synchronisiert mit UTC Universalzeit
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CG1-RADIO • CompactPCI GPS Receiver/Clock
EKF WinGPS
Tool zur Darstellung von GPS Daten
und zur Synchronisation der Systemzeit
Bestellhinweis
Alias
Bestellnummer
Kurzbeschreibung
RADIO
CG1-1-RADIO
3HE CompactPCI Hostadapter, 12-Kanal GPS Receiver
Subsystem mit i960RP CPU/Bridge, 4MB Flash, 4MB DRAM
CR9-1-ADAPT
Frontplattenverlängerung 3HE –> 6HE
940.80.20125.1
GPS Antenne, aktiv +5V, SMB Connector, ca. 5m Kabellänge
940.80.90100.1
Externer DGPS LW Receiver (Alu-Box), einschließlich ALF Lizenz
(Accurate Positioning by Low Frequency, Sender Mainflingen,
Empfangsradius ca. 650km)
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