Diagrama de bloques

NOTAS:

• Los datos enviados por el receptor (en formato ASCII) se guardarán en la memoria interna del pBlaze.


• El pulsador INICIO se conecta al terminal de interrupción del microprocesador, para detectar la puesta en marcha del sistema.


• En los terminales en los que confluyen varias líneas será necesario el uso del tercer estado.

PicoBlaze

PicoBlaze es un microprocesador diseñado para ser
totalmente empotrable en las FPGAS de XILINX.

Diagrama de conexión de PicoBlaze con la memoria de programa.

Características generales de PicoBlaze

• 30 instrucciones
• Cada instrucción tiene 18 bits de longitud
• 16 registros de propósito general de 8 bits
• 256 puertos direccionables
• Permite direccionar una memoria de programa de 1024x18
  

Arquitectura

• Unidad de datos contiene (banco de registros, modulo de control de I/O, ALU y memoria de 64 bytes)
• Unidad de control (decodificación de la instrucción y gestión de interrupciones, registro PC y pila)

Versiones

Según el tipo de FPGA a utilizar, existen diferentes versiones.
La tabla que se adjunta a continuación clarifica esto e introduce
las características más destacables de cada versión.


FUENTES:
[1]http://www.dte.us.es/gtm/

Receptor GPS P28146 de Parallax

Tal y como se ha indicado, se utilizará un receptor GPS de Parallax para la recepción de la información procedente de los satélites. A continuación se detallan brevemente sus características más importantes:

• Proporciona datos como la hora, fecha, latitud, longitud, altitud, velocidad y el sentido del movimiento del receptor.

• Consta de 4 terminales, cuyo significado se indica en la siguiente tabla:
  
  


• Un LED indica el estado del dispositivo:
  LED parpadeando => búsqueda de satélites o satélites no disponibles.
  LED fijo => satélites encontrados y listos para la transmisión
  LED apagado => problema



• Consta de dos modos de funcionamiento, que se seleccionan mediante el terminal /RAW:
  
  - Raw Mode (/RAW=0): transmite tramas de datos según el estándar NMEA0183 v2.2 y permite trabajar con los datos recibidos directamente.
  
  Este estándar proporciona tramas de caracteres ASCII delimitados por comas precedidos de una cabecera y pueden ser extraídos mediante un interfaz serie. Un ejemplo de trama es la siguiente:
  
  $GPGGA,170834,4124.8963,N,08151.6838,W,1,05,1.5,280.2,M,-34.0,M,,,*75
  
  Para más información acerca del significado de las tramas, puede consultarse la página http://home.mira.net/~gnb/gps/nmea.html.
  
  
  - Smart Mode (/RAW=1 o terminal sin conectar): el usuario solicita el envío de determinada información que el sistema extrae de la trama NMEA0183. El usuario debe enviar el comando “¡GPS” seguido del comando correspondiente, según la siguiente tabla:

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Fuentes:
[1] Hoja de características del módulo, disponible en http://www.parallax.co/

Diagrama de secuencia de operaciones

Especificaciones iniciales del sistema

1. DETALLES DE IMPLEMENTACIÓN

• Un receptor GPS (del fabricante Parallax) envía en serie la información de la posición respecto a los satélites del sistema GPS. El objetivo de nuestro sistema será la interpretación de esta información y su posterior presentación en coordenadas de latitud y longitud.
• Utilizaremos el receptor en su modo de operación Smart (se solicitan las coordenadas mediante comandos).
• Para la recepción y el procesado de los datos se utilizará el microprocesador Picoblaze empotrado en una FPGA del fabricante XILINX.
  

2. INTERFAZ DE USUARIO

• Dispondrá de un pulsador INICIO para arrancar el sistema, que recibirá la latitud y longitud del receptor.
• El usuario podrá consultar dicha información mediante los pulsadores LAT y LONG respectivamente.
• Los datos vendrán expresados en grados y minutos seguidos de una letra (N, S, E, O).
  El formato de visualización será el siguiente:
  Latitud: 1 2 0º 30.5’ N
  Longitud: 150º 12.4’ E

Lanzamiento de un satélite GPS

El GPS es un sistema basado en una red de satélites que emiten una señal permanentemente
Para dar una idea del tamaño de un satélite GPS incluimos una foto.



Lanzamiento de satélites para la constelación NAVSTAR-GPS mediante un cohete Delta



Satélite NAVSTAR GPS

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Fuentes:

[1] http://es.wikipedia.org/

Aplicaciones similares

Algunas aplicaciones del GPS son las siguientes:

• Receptor GPS para automóvil (diagrama de bloques):

• Sincronización: los sistemas de transmisión pueden utilizar la señal de sincronización de un único satélite para conseguir una referencia temporal.

• Topografía: trazado de mapas con mayor precisión.

• Navegación marítima y aérea.

• Aplicaciones militares como el guiado de misiles.

• Localización de vehículos, personas, animales, mercancías, ...

• etc.

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Fuentes:

[1] http://www.xilinx.com/
[2]http://www.zonagps.com/

¿Qué es el GPS?

La repercusión de este sistema en nuestra sociedad es bien conocida; sus aplicaciones actuales han transcendido la primera aplicación para la que fue concebido: la obtención de la posición de un objeto con fines militares. A día de hoy se encuentra en teléfonos móviles, PDAs, automóviles,...

El GPS (Global Positioning System) se basa en una red de 27 satélites. Cada uno de ellos está provisto de un reloj atómico que permite obtener con precisión el tiempo de propagación de la señal desde el satélite al objeto y así, su distancia. Utilizando las distancias de 3 satélites se conoce la posición en 3D (longitud, latitud y altitud). Sin embargo, para el cálculo directo de las distancias se hace necesario incorporar también un reloj atómico en el receptor del usuario. Esto se evita utilizando 4 satélites en lugar de 3 (figura 1). El objeto estará situado en la intersección de las 4 esferas imaginarias con centro en cada satélite y radio la distancia satélite-objeto correspondiente.

La precisión de la medida depende, fundamentalmente, del tipo de sistema de posicionamiento empleado: el SPS (Standard Positioning System) proporciona medidas con una incertidumbre de ±100m, mientras que el PPS (Precise Positioning System) reduce la incertidumbre a ±20m. Existe además, un sistema conocido gomo DGPS (Diferential GPS) cuya resolución se sitúa en torno a los 3 m; este sistema se basa en la corrección de la medida usando un receptor de referencia. El uso de portadoras permite reducir aún más la incertidumbre que, en los sistemas más sofisticados, es del orden de 1cm.

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Fuentes:
[1] http://www.xilinx.com/automotive/presentations/collateral/Presentations/gps_nav_sys.pdf
[2] "Sistema de Posicionamiento Global." Microsoft® Encarta® 2007 [DVD]