我们为什么要了解GPS芯片结构
我们都知道CPU的档次决定着电脑的性能，奔三还是奔四，单核或者双核、很大程度上决定了你电脑的使用感受。和其他电子产品一样，我们手中的GPS导航仪性能当然也取决于内在芯片。
电脑的性能取决于芯片，GPS的也是如此
不过，中国虽然是世界GPS的重要制造基地，自有品牌也层不不穷，但是在芯片领域却没有激动人心的作为，市面上销售的大多数国产GPS的创新仅限于外观以及按键——这当然是很令人郁闷的事情。
不过还好，随着我国北斗卫星的上天，我们自己的“COMPASS”全球导航系统即将建成。这也意味着在核心技术方面我们已经前进了一大步。而芯片方面的落后是需要技术的慢慢积累的。而对于普通消费者，更深层次的了解GPS的芯片级结构也是必要的。
● GPS主控芯片一览
拆开GPS导航仪的外壳，你会发现它的电路板式非常复杂的。不过其中最重要的只有两个部分——首先是主控芯片，决定了机器的功能性能以及扩展性。还有一块就是负责GPS导航的芯片，GPS的大部分参数都取决于这块芯片的优劣，可以说决定了导航的性能。
我们先来看主控芯片。目前市面上GPS采用的主控芯片主要有Intel、freescale、Samsung以及telechip几家。具体品牌以及型号详见下表。
主要公司 TI Intel 三星 freescale
芯片型号 OMAP 2420 Intel PXA27x SC32442 i.MX21
工作频率 330MHz 312MHz、416MHz、520MHz、624MHz 300MHz @1.35V
400MHz @1.5V CPU complex: starting at 266 MHz
System: 133 MHz @ 1.8V
接口 蓝牙技术wireless技术
支持A-GPS
WLAN
Modem (GSM/GPRS)
High-speed USB OTG 支持存储卡类型
SD/SDIO/MMC、CF/PCMCIA
MS/MSPRO
支持CMOS/CCD 摄像头、、USB1.1、OTG、IDE、LAN、SIM USB
支持SD卡
支持蓝牙技术 4×UART, IrDA (MIR and FIR)
即插即用USB (two-host port)
支持双插槽MMC/SD/SDIO
以及PCMCIA
功耗 较低 1W，1w/3.3v=300mA 内部: 1.35/1.5V
外部 I/O : 2.3~3.6V 较低
封装 12mm×12mm, 325-ball MicroStar BGA™, 0.5-mm pitch 23×23mm以及1.0 mm ball pitch
13×13 mm以及0.5 mm ball pitch 332 FBGA 14×14 289 ball, 0.65 mm pitch MAPBGA
0.13 μm
PXA27x是Intel面向手持设备的XScale架构处理器的最新系列，最高主频达到624MHz，内部开发代号为Bulverde。PXA27x是目前性能最强大的嵌入式处理器。
Intel PXA27x主控芯片
三星S3C2440处理器是三星公司基于ARM公司的ARM920T处理器核，主频400MHz，最高可达533MHz，这是目前世界上主频最快的嵌入式移动CPU，內核电压为1.3V，采用16/32位 ARM920T RISC核心，提供多种界面支持。
三星S3C2440主控芯片
Ti OMAP 2420最吸引人的地方就是多处理器内核，它包含了330MHz的ARM 11、220 MHz的TI C55 DSP芯片以及内含ARM7的成像和视频处理器，以及支持166 MHz移动DDR SDRAM的Imagination Technologies公司3D图形处理器。该芯片还集成了显示和相机控制器、SDRAM和闪存控制器，并附加了60多个外围控制器。采用这款芯片的GPS除了导航之外，还能在多媒体性能上有所作为。
freescale i.MX21 集成了包括硬件MPEG4编解码、LCD控制器、USBOTG、CMOS摄像头、AC97音频控制器等多种模块，且处理速度最高可达400MHz，是一款集低功耗、高度集成性、软件兼容性、智能设计技术等优势于一体的CPU。采用这种CPU的GPS不仅有强劲的导航性能，通常还具有全面的多媒体功能。
SiRF公司
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，其技术发展直接关系到GPS产品的技术指标和未来发展走向。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、索尼等厂商，其中以SiRF、u-blox尤其引人注目。下面小编详细介绍SiRF和u-blox公司的芯片，大家可以从中一窥芯片设计的发展趋势。
成立于1995年2月的SiRF公司提供GPS芯片以及相应的软件产品，其产量占全球GPS芯片出货量的70%以上，在国内GPS市场更是占据垄断地位。SiRF公司的芯片由射频集成电路、数字信号处理电路和以及嵌入式软件构成。其中射频集成电路用于检测处理GPS射频信号，数字信号处理电路用于处理中频信号，软件用于搜索和跟踪GPS卫星信号，并且根据这些信号求解用户坐标和速度。SiRF芯片主要市场是手机、汽车、便携式计算设备以及专业GPS。
芯片级”解析
1996年SiRF研制出第1代GPS芯片结构，型号为SiRF Star I architecture，1999年SiRF公司研制出第2代芯片结构SiRF Star II；2004年SiRF公司推出了第3代芯片结构SiRF Star III。
SiRF Star系列芯片都具有Snaplock功能，从有遮挡的地方走出来的时候可以快速捕捉卫星信号，而Foliagelock功能则可以有效跟踪较弱的信号，因此在信号不好的地方也可以定位。SiRF Star芯片甚至能在只接收到一颗卫星的时候定位，在某些恶劣情况下显得很有用处。在城市的高楼林立的环境中，GPS信号常常被多次反射而产生干扰。SiRF Star系列芯片拥有的多径消除功能能够减轻这种干扰。你还可以开启该系列芯片的差分GPS功能，能够让定位的精度提升到5m。除了这些，工程师还采用了多种措施改善功耗情况，包括能够让耗电量降低到原来的20%的TricklePower技术以及Push to fix模式。
1999年SiRF Star II出世，在该芯片的结构基础上诞生了SiRF Star IIe，2002年SiRF推出了Star IIe/LP和SiRF Star IIt芯片产品。Star IIe/LP是SiRF Star IIe的低功耗版本，其最大电流只有60mA，在TricklePower模式下电流更是只有20mA。SiRF Star IIt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，但是需要分享系统的处理器和内存才可以使用。SiRF Star II有1920个并行相关器，捕获灵敏度大大提高，首次定位时间大幅缩短，冷启灵敏度达到-142dBm。
2004年2月第3代芯片架构SiRF Star III问世。2005年2月，SiRF推出基于SiRF Star III的后续产品GSC3f和GSC3（前者包含一块闪存）。2006年11月，SiRF推出90nm的基于SiRF Star III的产品GSC3LT和GSC3Lti（后者包含一块闪存）。SiRF Star III芯片能够满足车载和手持定位的需求，配合相应的软件，SiRF Star III更是能够接收来自手机网络的辅助数据，甚至能在室内进行定位。SiRF Star III芯片有等效于超过20万个相关器的硬件结构，从而进一步缩短了首次定位时间。
U-blox公司
芯片级”解析
U-blox公司1997年在瑞士成立，是知名的GPS系统专业制造公司，在全球GPS模块市场上的占有率是最高的。该公司本身是欧洲GPS委员会及伽俐略制定委员会的委员，目前是欧洲最大的GPS供应商，应该说实力非凡。U-blox最初采用SiRF公司的GPS芯片来生产模块，不过从第3代产品开始，U-blox开始使用自己的芯片。该芯片从IP内核及软硬件架构都由该公司自己设计，但是制造方面由ATMEL公司代工（从第5代UBX-G5及以后的GPS芯片组，不再由ATMEL公司代工生产）。
U-blox最新的UBX-G5芯片组性能已经接近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）。这款芯片封装并没有太多新意但软硬件的架构完全改变。该芯片有等效超过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，功耗也保持在不大于50mw的水准。它同时支持GPS及伽利略两种定位平台，冷启动时间由原来的34s缩短到29s，加上AGPS辅助定位技术，室外冷启动可在1s之内。GPS通道数目由第四代的16通道增加至第五代50个通道。总的来说这是款不错的芯片，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。
除了上面说的SiRF和U-blox芯片方案，实际产品中应用较多的还有Semtech、STM、Centrality Communications以及Atmel的芯片，而前段时间将GPS拉到2000元以下的纽曼E666则采用了来自MMT的MN1818芯片，效果也是不错。不同厂商的芯片各有所长，而同一厂商的各个型号之间仅仅有封装以及接口的差别，厂商可以根据产品的不同来选择，而对于普通用户则没有太大意义。
文末总结：
总体来说现在GPS的核心技术还是比较成熟的，各个厂商产品之间的差距不大，都完全能够满足大家的日常需要。本文为你展现了GPS导航仪的内“芯”世界，如果有晦涩难懂的地方还望大家海涵了。
