兼容SD或MicroSD接口标准的高精度定位卡、物联网设备的制作方法

本实用新型属于卫星定位技术领域，尤其涉及一种兼容SD或MicroSD接口标准的高精度定位卡、物联网设备。

背景技术：

在物联网时代，众多的物联网(Internet of Things，IOT)设备需要高精度定位能力来告知人们他们的时空状态。不管是静止不动的，还是运动的设备，都需要时时刻刻知道他们当前的精确时间、精确空间信息。当前状况下，各IOT厂家都是把卫星定位芯片、惯导芯片或者集成卫星定位芯片与惯导的模块通过焊接的方式固定在设备的印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)板上，然后通过软件读出里面的数据再通过相应的算法计算出定位结果。这种方式由于芯片的种类繁多、IOT设备的海量导致集成难度很高，而且由于标准不一导致行业发展缓慢。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种兼容SD或MicroSD接口标准的高精度定位卡、物联网设备，旨在解决现有技术的由于芯种类繁多导致集成难度很高。

一种兼容SD或MicroSD接口标准的高精度定位卡，包括：

通信接口，用于与上位机进行通信连接；

射频天线电路；

卫星定位芯片，用于通过所述射频天线电路接收全球卫星导航系统的NMEA信息；

惯导芯片，用于获取设备的运动姿态信息；

控制器芯片，与所述卫星定位芯片以及所述惯导芯片连接，用于接收所述卫星定位芯片的所述NMEA信息以及接收所述惯导芯片的所述运动姿态信息，并通过所述通信接口发送至所述上位机，以使所述上位机根据所述NMEA信息以及所述运动姿态信息应用算法输出高精度定位融合结果。

优选地，所述射频天线电路用于外接卫星信号天线。

优选地，所述通信接口兼容SD或MicroSD接口标准。

优选地，所述通信接口的引脚设置为1-RSV，2-CS，3-DI，4-VDD，5-SCLK，6-VSS，7-D0，8-RF。

优选地，所述高精度定位卡的外形尺寸与SD或MicroSD的外形尺寸相同。

优选地，所述控制器芯片用于初始化所述卫星定位芯片和所述惯导芯片，并将所述通信接口设置为从机模式。

优选地，所述通信接口为从机模式时，所述控制器芯片将所述NMEA信息以及所述运动姿态信息组帧为帧数据写入环形缓冲区；

所述通信接口为主机模式时，接收读数据命令，所述控制器芯片将包含所述NMEA信息以及所述运动姿态信息的帧数据发送至从机的数据寄存器以供所述上位机读取。

优选地，所述高精度定位卡支持热插拔。

本实用新型还提供一种物联网设备，其特征在于，包括前述的高精度定位卡和上位机，所述上位机根据所述高精度定位卡获取的所述NMEA信息以及所述运动姿态信息应用算法输出高精度定位融合结果。

优选地，所述物联网设备包括一卡槽，所述高精度定位卡设置在所述卡槽中。

本实用新型实施例中，高精度定位卡兼容SD或MicroSD接口标准，集成简单。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例提供的一种兼容SD或MicroSD接口标准的高精度定位卡的结构示意图；

图2为本实用新型第二实施例提供的一种物联网设备的结构示意图；

图3为本实用新型第二实施例提供的物联网设备的工作示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例中，一种兼容SD或MicroSD接口标准的高精度定位卡，包括：通信接口，用于与上位机进行通信连接；射频天线电路；卫星定位芯片，用于通过所述射频天线电路接收全球卫星导航系统的NMEA信息；惯导芯片，用于获取设备的运动姿态信息；控制器芯片，与所述卫星定位芯片以及所述惯导芯片连接，用于接收所述卫星定位芯片的所述NMEA信息以及接收所述惯导芯片的所述运动姿态信息，并通过所述通信接口发送至所述上位机，以使所述上位机根据所述NMEA信息以及所述运动姿态信息应用算法输出高精度定位融合结果。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一：

图1示出了本实用新型第一实施例提供的一种兼容SD或MicroSD接口标准的高精度定位卡的结构示意图，该兼容SD或MicroSD接口标准的高精度定位卡10包括：通信接口11、射频(radio frequency，RF)天线电路12、卫星定位芯片13、惯导(Inertial Measurement Unit，IMU)芯片14以及控制器芯片15。通信接口11用于与上位机进行通信连接。卫星定位芯片13用于通过所述射频天线电路接收全球卫星导航系统的NMEA信息。惯导芯片14用于获取设备的运动姿态信息。控制器芯片15与所述卫星定位芯片13以及所述惯导芯片14连接，用于接收所述卫星定位芯片13的所述NMEA信息以及接收所述惯导芯片14的所述运动姿态信息，并通过所述通信接口11发送至所述上位机，以使所述上位机根据所述NMEA信息以及所述运动姿态信息应用算法输出高精度定位融合结果。与业界都是把各芯片或者模块焊接在设备的PCB上相比，本实用新型实施例的高精度定位卡10兼容安全数码卡(Secure Digital Memory Card，SD)或MicroSD接口标准，集成简单。

射频天线电路12用于外接卫星信号天线，主要用于接收全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)的美国国家海洋电子协会(National Marine Flectronics Association，NMEA)标准的信息、原始观测量等信息。使得卫星定位芯片13能够通过射频天线电路12采集每秒脉冲数(pulse-per-second signal，PPS)、NMEA和原始观测量等信息。而IMU芯片主要用于获取当前设备的运动姿态信息，主要包括加速度值和陀螺仪值。

在本实用新型实施例中，通信接口11兼容SD或MicroSD接口标准。并且高精度定位卡10的外形尺寸可以与SD或MicroSD的外形尺寸相同。以MicroSD为例，通信接口11的引脚设置为1-RSV，2-CS，3-DI，4-VDD，5-SCLK，6-VSS，7-D0，8一RF。即，第一个引脚为预留引脚，第二个引脚为用于输入芯片选择信号，第三个引脚用于数据输入，第四个引脚用于连接电源信号，第五个引脚用于连接时钟信号，第六个引脚用于接地，第七个引脚用于数据输出，第八个引脚为天线接口，用于收发射频信号。可见，该高精度定位卡10的电气信号MicroSD一致。外形尺寸也可以设置成与MicroSD的尺寸一样，如高精度定位卡10的尺寸设置为15mm*11mm*1mm。当然，在本实用新型的其他实施方式中，通信接口11也可以设置成与SD兼容，并且尺寸设置成与SD一致，如32mm x24mm x2.1mm。如此，高精度定位卡10的通信接口11兼容SD或MicroSD接口标准，且外形尺寸也与SD或MicroSD的外形尺寸相同，能够兼容SD或MicroSD接口，提高了集成效率，方便用户使用，且小型化。

在本实用新型实施例中，以MicroSD为例，上位机所在的IOT设备预留有MicroSD卡槽，高精度定位卡10设置在该MicroSD卡槽中。上电后控制器芯片15初始化系统基本参数，设置串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)从机(Slave)模式，并初始化IMU芯片14与卫星定位芯片13。控制器芯片15开始采集卫星定位芯片13的PPS、NMEA和原始观测量，IMU芯片14的加速度和陀螺仪数据，然后组帧，穿插着写入一个预设的环形缓冲区(ring-buffer)，并且控制器芯片15准备自己的device ID，等待上位机来读取。如果ring-buffer的剩余空间小于需要写入的长度则丢弃。上位机需把MicroSD接口配置成SPIMaster模式，用于读写高精度定位卡。因此之后，上位机配置MicroSD接口为SPI Master模式，然后发读ID命令来获取下位机的device ID，如果这个device ID有效，则可以发起读Data命令。下位机识别到是读Data命令，则从ring-buffer里取出帧数据发送至SPI主机(Slave)的数据寄存器。上位机通过突发(Burst)方式读取数据以提高带宽。

本实施例中，将高精度定位卡设置成兼容SD或MicroSD接口标准，包括通信接口11、射频天线电路12、卫星定位芯片13、惯导芯片14以及控制器芯片15，能够提高集成度，方便用户使用，同时能够使设备小型化。

实施例二：

如图2所示，为本实用新型第二实施例提供的一种物联网设备的结构示意图，该物联网设备包括：高精度定位卡10和上位机20。其中，高精度定位卡10如第一实施例的图1所示。

以高精度定位卡10兼容MicroSD接口为例，如图3所示，该物联网设备的工作原理如下：

100：控制器芯片将通信接口配置为SPI Slave模式，初始化卫星定位芯片与IMU芯片，准备device ID。

101：控制器芯片读取卫星定位芯片与IMU芯片的数据，并组帧写入ring-buffer。

具体地，控制器芯片采集卫星定位芯片的PPS、NMEA和原始观测量，IMU芯片的加速度和陀螺仪数据，并组帧形成一帧数据写入ring-buffer。在写入ring-buffer过程中，如果ring-buffer满则丢弃要写入的数据。

102：接收到读数据命令，则从ring-buffer读出一帧数据并写入SPI Slave的相关数据寄存器。

在102中，如果ring-buffer空则返回无效数据。

103：上位机20配置通信接口为SPI Master模式，并且上位机20的软件开发工具包(Software Development Kit，SDK)尝试读取控制器芯片的device ID。

104：判断device ID是否有效。如果是，则执行105；如果否，则返回103。

105：SDK发送读数据命令，并以Burst方式读取数据并发送给算法，算法最后输出高精度定位融合结果。

本实施例中，将高精度定位卡设置成兼容SD或MicroSD接口标准，能够提高集成度，方便用户使用，同时能够使物联网设备小型化。

专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，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所述以权利要求的保护范围为准。