原创 SiRF 和 u-blox

 2007-5-18 20:50  12153 7 7 分类: 消费电子

郁闷，老大给了两份SPEC，叫我比较u-blox和SiRF的好坏，太难了。

先攒点东西，回头再整理。

1 /SIRF是芯片和方案的提供商,其市场的占有率目前是全球第一位的.但是模块的生产主要是一些OEM厂家在自己做,打自己的品牌,因此产品的质量以及稳定性都有一些差异.不同的OEM厂家生产的产品对SIRF的性能的发挥是不一样的.
U-BLOX目前是一家模块和方案的提供商,到目前为止使用的主要是ATMEL的芯片组,自己的算法.在模块的领域里U-BLOX的市场占有率是全球第一的.因此从把握模块的性能和质量来说,U-BLOX的自主性要比SIRF的OEM厂更能把握.因此产品的更新换代和不同产品的开发基本上是自己来完成的.另外,明年U-BLOX将会使用自己的芯片组,这无疑在自主性上又迈出了一大步.同时从目前U-BLOX给出的技术指标来看,应该是有一个质的飞跃.已经和目前的产品有了很大的区别.
因此如果单纯从模块的角度来说,U-BLOX应该是有一定优势的.当然就目前的情况来说如果SIRF自己来做模块的话可能会比U-BLOX略有优势的.但是和U-BLOX最新一代产品来比较的话,SIRFIII应该也没有什么优势可言了.

2 /1. 在GPS导航器中,用SIRF和UBLOX的模块的比较多,请问哪个的可靠性和性能最优?
答：SIRF的性能好，UBLOX的价格便宜。
2.天线是个比较关键的部件,现在内置SMT天线很多,如果在车载GPS中用内置天线.是否比外用天线效果要差?
答：从天线本身的参数指标来看，当然是外接天线性能好。但是如果性能达到一定的程度，能够满足使用要求也就可以了。这种使用效果是产品的整体效果，比如接收机的噪声、TCXO精度、GPS芯片性能、天线的增益等。如果使用较大的PATCH天线，加上GPS芯片灵敏度较高，且接收机设计的比较好，则在车内的使用效果也非常不错，在开阔环境下，基本上和外接天线没有什么区别。还有，如果汽车贴了膜，则外接天线的效果就很明显了。
3.请您们结我推荐几款性价比比较好的MCU/DSP,三星的和ATMEL的怎么样?
一般多快的MCU/DSP就可以了呢?
答：现在常用的搭配GPS导航仪的SOC是SAMSUNG2410/2440,INTEL PXA255/270,FREESCALE I.MX27/31,AMD（原） AU1200,MAGICEYES MMSP2等。如果GPS接收机的算法是在GPS接收芯片上完成，则SOC的处理性能主要体现在导航软件的运行以及一些多媒体任务处理。如果GPS接收机的算法在SOC上运行，则对SOC的性能要求比较高。一般来说，400MHz的主频是比较合适的（当然，跟产品定位的档次有关）。
4.正常只能收到最多12个卫星的信号,为什么现在许多芯片都宣称有16个或20个通道, 这在实际有什么意义呢? 8通道的芯片和`12通道的芯片相比,是否12通道的TTFF要短呢?
答：这个道理和苏30可以同时跟踪10多架敌机，攻击好几架飞机，而我国的歼击机却做不到的道理是一样的。如果敌机本来就只有1架，那么苏30的这个优点就没有用了。同样，如果天上的卫星信号真的很少，那通道多了也没有用。事实上，GPS接收机看到的GPS信号是很多的，只是有用的卫星可能不多。因为信号会背反射也折射。另外，GPS信道是码分多址的，所以足够多的通道，可以更加快的锁定卫星（概率上来说），至于最后选用哪些卫星来下载导航数据，进行定位就看接收机的选择了。就像苏30跟踪多架敌机，最后攻击那架，飞行员来选择。所以，在一定的范围之内，通道多的GPS接收芯片TTFF和稳定性更加好（当原来用于定位的卫星被高楼挡住了，可以马上切换别的通道的卫星，实现持续导航）。
5.在接口方面, 是否有USB和UART两个口应该是足够了吗?
答：如果只是传输GPS接收机的运算后的位置信息（还有时间），则UART口足够了。
6.LCD触摸屏谁的性价比好? 三星,AU,还是日本产品,它界面软件应该不是很难吗?
答：不是关键问题。
7.新科最新一款GPS导航器,用的是车内收音机的外面天线,设置频率在89MHZ,便可使GPS接收外部信号,一般而言,1.57514GHZ信号通过收音机的天线接收,应该衰减很大,能否请教这是什么机理?
答：支持多个频段的天线。收下来后自己滤波。
8.据您们的研叛, 外挂式GPS导航器,嵌入式导航器及外挂手持导航器,哪个是在国内市场最有前景的?
答：不懂你说的分类到底什么意思。

3 /1. 在GPS导航器中,用SIRF和UBLOX的模块的比较多,请问哪个的可靠性和性能最优?
   SIRF的芯片是美国SIRF公司生产,而U-blox公司的芯片是U-blox设计,芯片的性能差异不大.
   但SIRF是委托台湾厂商生产,U-blox公司则是自己研发GPS芯片并设计生产GPS模块,生产基地在欧洲,品质控制会比台湾厂商要高出一个数量等级,不良品为100万分之50,在品质上当然会要好很多.
   U-blox的模块抗干扰能力是最强的,例如应用于欧洲高档车如奔驰等车型的前装车市场,自然品质要更超群,一般小厂的SIRF III模块的品质及精度,功耗等是不可能比u-blox强.
   u-blox产品的介绍可以参考如下网页:
   http://www.gpsbaby.com/products.html
2.天线是个比较关键的部件,现在内置SMT天线很多,如果在车载GPS中用内置天线.是否比外用天线效果要差?
外接天线即有源天线,大部分情况下增益会比内置高.
当然,如果能有效解决无源内置天线的抗干扰及环境应用问题,理论上外置天线及内置天线是一样的灵敏度.
只是碍于环境的影响,无源天线的RF部分设计较为困难,而有源外接天线由于已经经过放大,既然是线路的衰减也不会引起太多的信号问题,抗干扰能力会强些.
所以理论上如果你的应用环境足够好,有源及无源均是相同!!事实上是由于应用环境的问题而选择有源天线
3.请您们结我推荐几款性价比比较好的MCU/DSP,三星的和ATMEL的怎么样?
一般多快的MCU/DSP就可以了呢?
MCU DSP,主要为ARM9或是TI的ARM+DSP系列伪双核,ARM9目前已经可以超过500MHz的高频,TI的ARM+DSP虽然运行频率较低,但由于内附DSP,据称会单独处理大量图形部分
目前内附的地图多为1G，一般人选用的单核ARM9的频率在500MHz以上
4.正常只能收到最多12个卫星的信号,为什么现在许多芯片都宣称有16个或20个通道, 这在实际有什么意义呢? 8通道的芯片和`12通道的芯片相比,是否12通道的TTFF要短呢?
地球总共分布常用的为24颗卫星,但我们永远只能站在地球的其中一面,即最好的情况只能看到12颗卫星,加上备份的2颗GPS卫星,即使最好的情况下,不会超过14颗,所以16通道是完全满足要求,理论上越多的通道会加速TTFF,但事实上16个通道目前已是超过实际应用需要.低于16个通道则不可取吧.

5.在接口方面, 是否有USB和UART两个口应该是足够了吗?
其实模块比如u-blox可以通过开发软件来更改相应的接口,只不过需要开发工具支持罢了,一般情况下USB和UART两个口已经足够
6.LCD触摸屏谁的性价比好? 三星,AU,还是日本产品,它界面软件应该不是很难吗?
这个真的不知道啊
7.新科最新一款GPS导航器,用的是车内收音机的外面天线,设置频率在89MHZ,便可使GPS接收外部信号,一般而言,1.57514GHZ信号通过收音机的天线接收,应该衰减很大,能否请教这是什么机理?
值得考究,超越了现有的理论极限.如果真是如此,新科是发明了了不起的新天线啊
8.据您们的研叛, 外挂式GPS导航器,嵌入式导航器及外挂手持导航器,哪个是在国内市场最有前景的?
谢谢.

4 /

世界主流GPS芯片介绍(图)<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

作者：中国科学院微电子研究所巴晓辉李金海陈杰　日期：2007-3-1

GPS(Global Positioning System)是全球定位系统的简称，能提供全天候的定位、授时、测速功能。GPS已被广泛应用于航天、航空、航海、运输、测量、勘探等诸多领域。随着数字大规模集成电路的发展和定位功能需求，GPS已经开始更多地嵌入到移动手持设备、消费电子产品中。美国联邦通信委员会所制定的E911(Enhanced 911)安全条款，规定在2005年年底之前，所有新推出的手机都须配备简易的定位功能，以方便救助单位及时找到通话者的位置。日本政府2004年宣布，将GPS接收功能列为3G手机的基本规格，并表示2007年4月后上市的手机，均将配备GPS接收功能。尽管现在集成GPS功能的手机尚未进入主流市场，但是将来3G手机的中高端机型会普遍集成GPS功能。

核心芯片是GPS系统的关键部分之一，核心芯片的优劣在很大程度上决定了不同GPS产品的性能差异，芯片技术直接关系到GPS产品的技术指标和未来发展走向。GPS未来市场容量的巨大吸引力使得芯片产业得以快速发展，目前已有十余家厂商推出了GPS芯片。2005年7月，西安华迅公司推出了国内第一块GPS芯片，2006年中国科学院微电子研究所也成功开发出了两款GPS基带SoC芯片。但国内企业、研究机构的GPS芯片在性能上与国外产品有很大差距，现有的芯片市场基本上还是国外几大厂商占据，这其中影响较大的有SiRF、Garmin、u-blox、摩托罗拉、索尼、富士通、NXP、Nemerix、uNav等厂商，SiRF、u-blox尤其引人注目。本文将详细介绍SiRF和u-blox公司的芯片，阐述GPS芯片设计的发展趋势。

SiRF公司成立于1995年2月，提供GPS芯片集以及相应的软件产品，其产量占全球GPS芯片出货量的70%。SiRF公司的芯片由一块射频集成电路、一块数字信号处理电路和标准嵌入式GPS软件构成。射频集成电路用于检测和处理GPS射频信号，数字信号处理电路用于处理中频信号，标准嵌入式GPS软件用于搜索和跟踪GPS卫星信号，并根据这些信号求解用户坐标和速度，其主打市场是无线手持设备、汽车、便携式计算设备以及一些GPS专业用户。1996年SiRF研制出第一代GPS芯片结构，称为SiRFstarI architecture ；1999年SiRF公司研制出第二代芯片结构SiRFstarII；2004年SiRF公司推出了第三代芯片结构SiRFstarIII。这三代体系的共同特征如表1所示。

<?xml:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" />

1997年底，SiRF公司在SiRFstarI结构的基础上推出了低功耗的SiRFstarI/LX芯片集(LX的含义是low power extension)，主要用于汽车导航。SiRFstarI/LX芯片集的快速重捕时间仅仅在0.1s，这对于汽车导航十分重要，因为在城市中，当汽车穿越隧道或者在高楼林立的道路中行驶的时候，卫星信号会暂时丢失。根据统计显示，当车在高楼林立的街道行驶过程中，卫星信号恢复后大约4～5s后很有可能又会丢失，这样重捕时间越短，在有限时间内给出的定位数据就越多。SiRFstarI/LX芯片集可跟踪最低到-180dBw的卫星信号，所以在树林等对卫星信号有遮挡的地区也可使用。

1999年SiRF公司研制出第二代芯片结构SiRFstarII，在此结构上推出了首款芯片产品SiRFstarIIe，2002年推出了SiRFstarIIe/LP和SiRFstarIIt芯片产品。SiRFstarIIe/LP是SiRFstarIIe低功耗版，SiRFstarIIe/LP的最大电流只有60mA，在TricklePower模式下电流只有20mA。SiRFstarIIt为在某些有处理器的系统上集成GPS功能提供了嵌入式解决方案，SiRFstarIIt需要分享系统的处理器和内存才可以使用，由系统的处理器运行SiRFNav软件。SiRFstarII有1920个并行相关器，提高了捕获灵敏度，缩短了首次定位时间(TTFF)，冷启灵敏度为-142dBm。

2004年2月，SiRF公司推出了第三代芯片架构SiRFstarIII。2005年2月，SiRF推出基于SiRFstarIII的产品GSC3f和GSC3，其中前者包含一块闪存。2006年11月，SiRF推出90nm的基于SiRFstarIII的产品GSC3LT和GSC3Lti，其中后者包含一块闪存。SiRFstarIII技术用于满足无线和手持LBS应用的需求，配合相应的软件，SiRFstarIII能接收来自2G、2.5G、3G网络的辅助数据，并能在室内进行定位。SiRFstarIII有等效于超过200 000个相关器的硬件结构，从而进一步缩短了首次定位时间。

SiRF公司在开发硬件结构的同时，还开发了一系列软件，使得其产品容易集成到不同的系统中。这些软件包括SiRFLoc、SiRFXTrac、SiRFDRive和SiRFNav。这些软件的功能描述如表2所示。

成立于1997年的瑞士u-blox公司是知名的GPS系统专业制造公司，凭借其GPS模块的出色导航性能和优良品质，u-blox在全球GPS模块市场上的占有率是最高的。u-blox公司本身是欧洲GPS委员会及伽俐略制定委员会的委员，参与欧洲的整个GPS项目及伽俐略产品的标准制定及产品的研发工作，目前是欧洲最大的GPS供应商。u-blox公司最初采用SiRF公司的GPS芯片来生产模块，使用过SiRFstarI/LX和SiRFstarIIe芯片集。从第三代产品开始，u-blox开始使用自己的芯片。u-blox第三代及第四代的芯片由u-blox公司设计芯片、IP内核及软硬件架构，由ATMEL公司代工生产芯片组。但从第五代UBX-G5及以后的GPS芯片组，不再由ATMEL公司代工生产。

u-blox公司于2006年9月25日在美国GPS行业电子展会上正式宣布UBX-G5芯片组已经开发完毕，该系列芯片采用了全新设计架构，其性能已经接近GPS理论设计的极限(GPS的芯片组理论设计极限灵敏度为-162dbm，冷启动27s)。u-blox G5不同于以往的u-blox的GPS系列芯片，仍然采用与第四代产品相同的封装，但软硬件的架构完全改变。u-blox G5有以下5个显著特点。

(1)有等效超过1 000 000个相关器的并行通道，灵敏度由原来的-158dbm提升到不低于-160dbm；
(2)功耗不大于50mw；
(3)同时支持GPS及伽利略两种定位平台；
(4)冷启动时间由原来的34s缩短到冷启动29s，加上AGPS辅助定位技术，室外冷启动可在1s之内；
(5)GPS通道数目由第四代的16通道增加至第五代50个通道；

UBX-G5可以应用于手机及PDA等移动产品，极大地扩展了移动领域的市场。

u-blox和SiRF公司的几款芯片的性能对比参见表3。

通过上述GPS芯片厂商的产品发展史，可以看到GPS芯片正向高灵敏度、低功耗、多模(兼容Galileo或其他导航系统)、A-GPS方向发展。

其他厂商在开发GPS产品时，应该把目光主要瞄准未来集成GPS的各种IT设备，如手机、数码相机、PDA、笔记本电脑，做嵌入式解决方案，不要去开发与SiRF和u-blox公司相竞争的独立的GPS芯片。其次，必须解决高灵敏度、低功耗的问题，应向最先进的u-blox G5芯片看齐，要开发对于弱信号捕获和跟踪的算法和硬件。