专利名称：集成芯片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及集成芯片领域，尤其涉及一种集成了GPS (Global Positioning System, 全球定位系统)接收器和CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor,互补性氧化 金属半导体)图像传感器的集成芯片。
技术背景
CMOS图像传感器是低成本的成像设备，能够采集并处理图像信息。CMOS图像传感 器一个主要优点是可以将许多外设功能集成进来，并组成一种单个芯片的CMOS图像传感器。
GPS (Global Positioning System,全球定位系统)技术也越来越受到人们的关注，GPS 可以提供实时的定位和导航服务，通过GPS接收器接收来自卫星的信号来确定接收机的精 确位置、时间、速度和移动方向。
GPS包括三大部分空间GPS卫星星座、地面监控系统、用户GPS信号接收器。GPS定 位的基本原理为卫星不断的发射自身的星历参数和时间信息，用户GPS信号接收器接收 到卫星信号后，对信号进行放大、处理，根据三角公式进行计算可以得到用户GPS信号接 收器的位置。三颗卫星可对用户进行2D定位(经度、纬度)，四颗卫星可对用户进行3D 定位(经度、纬度及高度)。
通过用户GPS信号接收器不断地更新接收信息，就可以计算出用户GPS信号接收器的 移动方向和速度。由于目前全球有24颗GPS导航卫星分布在6条轨道上，在任意时刻在水平 线以上最少有4颗卫星，最多有ll颗卫星，所以GPS定位可以得到很好的保证，能够实时计 算出用户GPS信号接收器的3D位置与速度
实用新型内容
本实用新型提供了一种集成芯片，从而可以将GPS接收部分和CMOS图像传感器集成
在一起。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的 一种集成芯片，包括
全球定位系统GPS接收器输入接口、 GPS接收器处理单元和GPS接收器输出接口；，其 中，所述的GPS接收器输入接口和GPS接收器输出接口分别与所述GPS接收器处理单元的输 入端和输出端连接；
互补性氧化金属半导体CMOS图像传感器输入接口、 CMOS图像传感器处理单元和 CMOS图像传感器输出接口，其中，所述的CMOS图像传感器输入接口和CMOS图像传感器 输出接口分别与所述CMOS图像传感器处理单元的输入端和输出端连接。
根据上述本实用新型提供的技术方案，本实用新型提供的集成芯片同时集成了GPS接 收部分和CMOS图像传感器，既能够实现图像信号的采集，又能实现GPS信号的接收。并 且该集成芯片能够实现低成本、低功耗和节省电路板面积。
图1为现有技术中通用CMOS图像传感器的内部结构框图； 图2为本实用新型提供的集成芯片的一种实施例的结构框图； 图3为图2所示的新型CMOS图像传感器中的GPS射频接收器的具体结构框图； 图4为系统GPS数据由射频接收器传输到基带处理器的示意图5为本实用新型提供的集成芯片的另一种实施例的结构框图6为本实用新型所提供的图2或图5所示的新型CMOS图像传感器的接口示意图； 图7为本实用新型提供的新型CM0S图像传感器输出图像数据和GPS数据共用总线示意图。
具体实施方式
本实用新型提出一种集成芯片，本实用新型在集成芯片中同时集成通用CMOS图像传 感器和GPS信号接收器，使用户通过CMOS图像传感器既能够实现图像信号的采集，又能 实现GPS信号的接收。通用CMOS图像传感器的内部结构框图如图l所示，通用CMOS图像传感器主要由像素 阵列模块、数字控制和ISP (图像信号处理模块)、电源管理等模块组成。其中，数字控制 主要用于控制图像传感器的工作方式。ISP负责完成对图像数据的处理。通用CMOS图像传 感器集成了自动/可编程白平衡、自动/可编程曝光控制、自动/可编程增益控制、可编程黑 电平补偿、可编程显示窗大小以及下采样等各种功能，负责采集图像，并将图像数字化后 通过内部总线发送到接口。
由于GPS信号接收器主要由RF射频接收模块和基带处理模块两部分组成，根据集成度 的要求的不同，本实用新型提供了两种在通用CMOS图像传感器中集成GPS信号接收器的 集成方式， 一种集成方式是在通用CMOS图像传感器中集成GPS射频接收部分；另一种集 成方式是在通用CMOS图像传感器中同时集成GPS射频接收模块和基带处理模块，得到更 高集成度的芯片。
本实用新型提供的集成芯片的一种实施例，即在通用CMOS图像传感器中集成了GPS 射频接收器的新型CMOS图像传感器的结构框图如图2所示。图2中的GPS射频接收器的具 体结构框图如图3所示，主要由LNA (低噪声放大器)、混频器、自动增益控制、锁相回 环，以及模拟/数字转换器等部分组成。当然，GPS射频接收器完成接收任务还需要天线、 片外滤波器、晶振等模块的帮助。
图2中的GPS射频接收器在本实用新型所述的新型CMOS图像传感器中单独设置，和新 型CMOS图像传感器中其他图像处理模块不相连，互相独立工作，分别实现各自的功能。 本实用新型所述新型CMOS图像传感器将GPS射频接收器和通用CMOS图像传感器集成在一 块芯片上，能实现节省芯片的尺寸面积，减少芯片的成本和功耗。
本实用新型所述的图2所示的新型CMOS图像传感器中的GPS射频接收器处理信号的过 程为首先由天线接收卫星发送的GPS信号，片外滤波器对信号进行镜频抑制。然后GPS 信号经过LNA进行降噪、放大，振荡器产生的本征信号经锁相环和正交驱动器得到正交的I Q信号，振荡器也为基带处理提供时钟。经过LNA的GPS信号与IQ信号进行正交混频得到 中频(IF)信号，然后IF Filter (滤波器)对GPS信号进行滤波，自动增益放大器为GPS信 号提供足够的增益，从而使信号在进行A/D转换时能拥有适宜的幅度，最后GPS信号经过A/ D转换器得到所需的数字信号。
GPS卫星信号主要包括三个部分载波、测距码(C/A码、P码)、数据码(导航电 文)。GPS卫星发射基频为10.23MHz的两种频率的载波信号Ll和L2， 一般民用GPS使用的 是GPS系统的L1载波，频率为1575.42 MHz。本实用新型所提供的图2中的GPS射频接收器用于民用，所以它所接收的信号为C/A测距码和导航电文。
由天线所接收到的卫星信号Ll载波频率为1575.42MHz，经过RF接收器的滤波，下变 频等处理后，输出的是中频信号，然后进入到基带处理部分进行计算处理得到所需的定位 信号。如图4， GPS射频接收器与基带之间的信号传输通过总线完成，同时射频接收器产生
时钟为数据传输同歩。
本实用新型提供的的集成芯片的另一种实施例，即在通用CMOS图像传感器中同时集 成GPS射频接收模块和基带处理模块的新型CMOS图像传感器的结构框图如图5所示。图5 所示的新型CMOS图像传感器由于同时集成了GPS射频接收模块和基带处理模块两个模 块，从而得到了集成度更大的芯片。
图5所示的新型CMOS图像传感器所集成的GPS接收器模块主要由天线、RF (射频)接 收、基带信号处理等部分组成。首先是从卫星发送下来的约1.5GHz射频(RF)信号传送到 天线，RF接收部分接收信号，完成滤波和下变频等，然后基带处理器用该信息来计算位 置。基带处理器中含有专用的DSP，主要用于处理各种高速和复杂算法，如信道编解码， 加密等。从本实用新型中的GPS模块中处理得到的数据信息，其数据格式遵循NMEA0183 协议(National Marina Electronics Association) 。 GPS信号的数据格式有十几种，包括GP GGA GPS定位数据格式、GPGLL地理位置、纬度/经度格式和GPGSA GPS DOP和星历格式 等，本实用新型以常用的GPGGAGPS定位数据格式为例说明。其结构如下
$GPGGA ,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>，<7>,<8>,<9>，M，<10>,M, < 11 >,<12>hh<CR><LF>
其中1GPGGA"为语句起始标志;"，"数据区分隔符;"M"为单位;"hh"为校验和;
〈CRxLF〉为回车、换行符(语句结束符)。
各数据区含义为
<1>:确定位置的世界协调时时间，格式为"时时分分秒秒"； <2>:纬度值，格式为"度度分分.分分分分"(含前导O); <3>:所测纬度半球，格式为"N"或"S"(即北半球或南半球)； <4>:经度值，格式为"度度度分分.分分分分"(含前导0); <5>:所测经度半球，格式为"E"或"W"(即东半球或西半球)；
<6>: GPS品质标识，0为不能定位，l为无差分定位，2为差分定位； <7>:定位所用卫星数目，数值范围00~12 (含前导0);<8>:水平精度因子，数值范围0.5 ~ 99.9; <9>:天线高度，数值范围-9999.9~99999.9; <10>:大地水准面高度，数值范围-999.9-9999.9;
< 11 > :差分GPS数据期，数值为从上一次有效的差分校正开始所经历的秒数(若无 差分修正，则此项为空)；
< 12 > :差分站编号，数值范围0000 ~ 1023 (含前导0，若无差分修正，则此项为 空)。
本实用新型所提供的图2或图5所示的新型CMOS图像传感器的接口示意图如图6所示。 本实用新型所提供的新型CMOS图像传感器的输出包括图像信号和GPS信号两个主要部分 的数据，其中图像信号包括表示图像数据的行输出同步脉冲、帧输出同步脉冲、输出图像 数据以及输出时钟信号。而GPS信号包括同步脉冲和GPS数据,基带单元通过捕获导航电文 的传播帧头，启动计数器脉冲计数，DSP根据导航电文传播的速度特征计算并产生精确的G PS数据输出同步脉冲信号。同时外部CPU对输出加以控制。
本实用新型所提供的新型CMOS图像传感器在与外部CPU进行数据通信时，也可以将G PS数据与图像数据共用总线。其接口如图7所示，根据数据同步信号和控制信号，就可以 在同一总线同时传输图像数据和GPS数据。
综上所述，本实用新型所提供的集成芯片把GPS接收部分和CMOS图像传感器集成在 一起，既实现图像信号的采集，又实现GPS信号的接收。并且该集成芯片能够实现低成 本、低功耗和节省电路板面积。
本实用新型所提供的集成芯片主要应用于手机等移动终端。为手机生产厂商提供了一 种比较理想的芯片。此芯片能为手机提供GPS射频信号接收和图像采集两种功能，利用手 机上的GPS服务，用户可立即分类査询所在地附近的餐馆、酒店、加油站等服务设施。他 们还能通过手机査找联系人身处何方，识别家人与朋友的位置。本实用新型所提供的集成 芯片使手机在尺寸面积、成本和功耗等方面的问题等到了很好的解决，并且此种小规模的 集成，不会影响到芯片的性能。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限 于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变 化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以 权利要求的保护范围为准。
权利要求1. 一种集成芯片，其特征在于，包括全球定位系统GPS接收器输入接口、GPS接收器处理单元和GPS接收器输出接口，其中，所述的GPS接收器输入接口和GPS接收器输出接口分别与所述GPS接收器处理单元的输入端和输出端连接；互补性氧化金属半导体CMOS图像传感器输入接口、CMOS图像传感器处理单元和CMOS图像传感器输出接口，其中，所述的CMOS图像传感器输入接口和CMOS图像传感器输出接口分别与所述CMOS图像传感器处理单元的输入端和输出端连接。
2、 根据权利要求l所述的集成芯片，其特征在于，所述GPS接收器处理单元包括GPS 射频接收模块。
3、 根据权利要求l所述的集成芯片，其特征在于，所述GPS接收器处理单元包括GPS 射频接收模块和基带处理模块，GPS射频接收模块的输出端与基带处理模块的输入端连 接。
4、 根据权利要求1或2或3所述的集成芯片，其特征在于，所述的CMOS图像传感器处 理单元包括像素阵列模块和图像信号处理模块，像素阵列模块的输出端与图像信号处理 模块的输入端连接。
5、 根据权利要求1或2或3所述的集成芯片，其特征在于，所述的集成芯片设置于移动 终端。
6、 根据权利要求1或2或3所述的集成芯片，其特征在于，所述的GPS接收器处理单元 和所述的CMOS图像传感器处理单元在集成芯片中互相独立设置和工作。
7、 根据权利要求1或2或3所述的集成芯片，其特征在于，所述的GPS接收器输出接口 所输出的数据和所述的CMOS图像传感器输出接口所输出的数据共用—条总线来传输，或者分别占用一条总线来传输。
8、 根据权利要求1或2或3所述的集成芯片，其特征在于，所述GPS接收器输出接口所 输出的数据的格式遵循国家海洋电子协会NMEA0183协议。
9、 根据权利要求l所述的集成芯片，其特征在于，所述的GPS接收器输出接口所输出 的数据包括GPS数据和GPS同步脉冲；所述的CMOS图像传感器输出接口所输出的数据包 括图像数据和图像同步脉冲。
专利摘要本实用新型提出了一种集成芯片，其核心是在通用CMOS图像传感器的基础上集成了GPS信号接收器，既能够实现图像信号的采集、处理，又能实现GPS信号的接收和处理，并且本实用新型所提供的单芯片CMOS图像传感器实现低成本、低功耗和电路板面积的节省。其中CMOS图像传感器部分主要由像素阵列、数字控制和ISP(图像信号处理)等模块组成，而GPS接收器模块主要由天线、RF(射频)接收、基带信号处理等部本分组成。信号传送到天线，经片外滤波抑制镜频，RF接收部分接收信号，完成滤波和下变频等，然后基带处理器用该信息来计算位置。本实用新型所提供的GPS接收器可以提供实时的定位和导航服务，通过GPS接收器接收来自卫星的信号来确定接收机的精确位置、时间、速度和移动方向。
文档编号G01S5/14GK201083832SQ20072014929
公开日2008年7月9日 申请日期2007年5月24日 优先权日2007年5月24日
发明者帅金晓 申请人:北京思比科微电子技术有限公司