koordináta

Jól megígértem, hogy most már akkor lesznek bejegyzések, erre nem annyira jött össze. Na mindegy, mint tudjuk, nehéz a bányászélet. Inkább elmélyülünk egy témában, mintsem pár szót meg egy kis színest reccsentsünk ide. :)

Nos. A terítéken egy kis hardver lesz most, még pedig minden helymeghatározó egység lelke, a GPS csip. Vagy csipszet, bár nehéz ezt már szétválasztani ugye. Arról az integrált áramkörről lesz itt most szó, ami a lényegi munkát végzi a helymeghatározó készülékünkben.

Mint minden kávéfőzőnél bonyolultabb eszközben, a GPS készülékekben is van egy központi processzor. Nincs ez másként a mobiloknál, a PDA-knál, hogy a legtriviálisabbat, a PC-t ne is említsük. A különbség abban rejlik, hogy a helymeghatározó eszközöknél jó régóta nemcsak a számításokat végzi ez a mag, hanem a feladatra optmalizálva található benne egy kis memória, egy rádiófrekvenciás vevőkészülék és a tokon kívüli eszközökkel történő kommunikációhoz jellemzően valamilyen soros interface.

A fenti architektúrát követik szinte a kezdetektől a GPS-ek vevő/vezérlő áramkörei. A fejlesztés iránya egyszerre töbfelé is mutat azonban:
- minél alacsonyabb fogyasztás (mobil eszközök)
- extrém érzékenység (városi környezet, növényzettel borított terep)
- rövid elindulási idők (cél az azonnali rendelkezésre állás)
- extra funkciók (minél több műhold jelének egyidejű vétele, különféle energiatakarékos üzemmódok, gyorsabb kommunikáció, egyszerűbb adatfelület a gyártók számára)

1995-ben San Joseban megalapítják a SiRF nevű céget. Bár nem olvastam a betűszó jelentését, elég könnyű kitalálni, mire is utal. Szilícium, és rádiófrekvencia tuti van benne. :) Az iménti dátum óta igyekeznek a különféle helymeghatározó eszközök vezérlőcsip piacán vezető helyet elérni, és ez az elmúlt pár évben össze is jött nekik. Az igazi nagy áttörés szerintem az volt, mikor a Garmin GPS gyártó, - aki maga gyártotta készülékeihez a vezérlő csipeket - részben 2005 augusztusában szintén átpártolt a SiRF eszközök használatára.

Természetesen nem a harmadik generációval kezdődött a SiRF csipek élete, de mivel manapság már csak ilyen eszközöket lehet kapni, ésszerű erre fókuszálni.

Lássuk mit is tud a kicsike:

- Vízszintes pozíció pontossága: kb. 2m
- Sebesség pontossága: <0.01 m/s, irányra pedig: <0.01°
- Time To First Fix (TTFF):
  • Hot start: <1 s
  • Warm start: <35 s
  • Cold start: <35 s
- Érzékenység:
  • Önálló meghatározás: -142 dBm
  • GSM / UMTS segédlettel: -155 dBm
- Néhány további fontosabb adat:
  • Tracking L1, CA Code
  • Maximum 20 csatorna
  • 1 Hz frissítés
  • Maximum magasság/sebesség: <60,000 láb/<1,000 csomó
  • Támogatott protokollok: AI3/F, SiRF Binary, NMEA
- Integrálódás a készülékekbe:
  • I/O felület: UART
  • Külső órajel lehet: 13, 16.369, 16.8, 19.2, 24.55, 26, 33.6 MHz
- Teljesítményfelvétel (fogyasztás):
  • Folyamatos önálló működés esetén: 62 mW
  • "TricklePower" 40 mW
- Geometriai méretek:
  • Tok mérete: 7 x 10 x 1.4 mm
  • Tok footprint: 130 mm2 (BGA)

A belső blokkvázlat:

Nem nehéz észrevenni, hogy a gyártó nem publikálja agyon a csipet. Az itt látható felépítés csak a legfontosabb funkcionális egységeket azonosítja.


Néhány megállapítás azért tehető. A rendszer fixen 1M RAMmal rendelkezik tokon belül, ami valószínűleg a többi funkcionális egységgel történő kommunikációban kap szerepet pufferként, vagy cache-ként ha úgy tetszik. A rendszer lelke egy univerzális ARM processzor, hasonlók kerültek-kerülnek a mai PDA-kba.
Külön egységet alkot a tuner (RF core) és a specifikus GPS funkciókat ellátó GPS core.
Kis méretű eszközök esetén az "f" verzióban helyet kap még 4 mega flash memória. Helytakarékos megoldás, mobiltelefonokban, illetve még kisebb eszközökben ez jól jöhet.

Mi kell még egy kézbe vehető eszközhöz?


Órajel és táp kell minden épkézláb digit áramkörnek, eddig nincs semmi meglepetés. Kell még antenna (nahát) és kapcsolat a készülék többi részével (serial data). Szükséges lehet külső memória csatlakozása, és kb. ennyi is. Látható, hogy szinte minden szükséges és lehetséges összetevő a csipben kap helyet, így a végső készülék is kompakt tud maradni.
Mi az ami ebből kimaradt és ki is fog? Természetesen ha látni is szeretnénk valamit az egészből, akkor egy kijelző és az azt meghajtó áramkör nagyon kell.
Továbbá a ma már elengdhetetlen kényelmi funkciók, pl. a naplózás (tracklog), különféle naptárműveletek, kedvenc helyek mentése, és persze adatkapcsolat pl. PC felé. Ezek más áramkörök feladatai, így az igazi különbség a készülékek között a SiRF csipen kívül vannak.


Konklúzió:

Mára úgy néz ki, hogy a kommersz (értsd: közforgalmú) bármely GPS készülékben már ezeket az IC-ket találjuk meg. Az okok a specifikációban keresendőek:
- a nagyon kis fogyasztás és a fejlődő akkuk miatt egészen kiváló mobileszközök születnek,
- a nagyon nagy érzékenység miatt egyre rosszabb körülmények között is lehetséges a navigáció,
- a készülékek a fél perc körüli warm start-tal egész gyorsan fognak pozíciót,
- a csip területe egészen viccesen kisebb egy négyzetcentinél.

A fent felsorolt előnyök már egészen kiváló mobileszközöket eredményeznek, de a fejlesztés természetesen nem áll meg. Az irányokat látjuk, a cél az, hogy a végtelenségig menjen egy akkutöltéssel az eszközünk, és gyakorlatilag azonnal legyen kész a navigációra. Mindezt pedig minél kisebb méretben.
A közeli jövőben várható, hogy extrém helyeken is febukkannak a SiRF STAR 3 csipek utódai, szinte bármilyen kis eszköz képes lesz a saját helyzetét megálapítani, ezzel párhuzamosan az árak lefelé fognak mozdulni. Ez a GPS rendszer licenszdíjai miatt viszont nem feltétlenül fog a kész eszközök áraiban megmutatkozni.

Mi lesz a következő?

Már készen van az új csip, a neve SiRF Prima. Amennyit ki lehet bogozni a blokkvázlatából, egy jóval komplexebb eszközről van szó.


A tokban helyet kap a grafikus csip is (méretspórolás), támogatja az épp csak készülődő Galileo rendszert, és újabb, gyorsabb ARM11 processzor lesz benne.

Miért jó ez? Sokkal gyorsabb és sokkal kisebb eszközök jönnek, szerintem lesz GPS-es MP3-lejátszó nagyon vékony kivitelben. Sőt, egyáltalán mindenben GPS lesz.

Én már várom! :)