低成本GPS设备Garmin Nuvi 205拆解

GPS产品的售价最近一直急速下滑。Garmin最近推出的一款售价不到200美元的GPS产品——Nuvi205，就是为迎接新一轮使用高峰推出的，在美国很多的零售店都可买得到。

　　本期设计揭密中分析的就是这款零售价仅为199美元的GarminNuvi205。它是我见到的第一批采用吸塑包装的PND(个人导航设备)。而吸引我注意的是本地一个电子产品大卖场的开放式货架上一排排采用真空包装的Nuvi205。PND的价位显然已不再需要放在上锁的玻璃展柜内，Nuvi205本身及其出售的方式都显示个人GPS系统正逐渐成为大众商品。

　　Garmin不是第一家也不是唯一出售少于200美元PND的厂家。但就其价格来说，Nuvi205的功能相当丰富。一个3.5英寸的320×240触摸屏用以显示全彩的Navteq2D/3D地图数据，这些数据是预先下载进Nuvi205内的。除了MSNDirect服务的FM波段的交通信息和新闻功能外，Nuvi205还具有语音转向提示功能。Google图片社区Panaramio上的具有地理标注的图片可被下载到用户的MicroSD扩展卡内，从而提供比地图更真切的视觉体验。

　　Nuvi205甚至包含有汽车充电器和用来固定在挡风玻璃上的配件，所以购买Nuvi205，无需再多花钱就可获得相当完善的导航体验。

　　由于Nuvi205面向的是入门级用户，因此其外围接口相当简单。Nuvi205的白色塑壳上方仅有一个“开”、“关”、“锁”三档滑动开关，机壳背部有一个USB接口及侧边的MicroSD扩展卡槽。复位键隐藏在模塑按键内用以防范因锁闭出现的系统工作异常。看起来有些东西永远不会过时。

　　拧下藏在产品标签下的两个螺丝、打开上下两块扣壳体后，会看到容纳了系统所有的电子零件的PCB板。PCB上连接LCD触摸屏模块的是一个无插力(ZIF)插槽，LCD触摸屏采用摩擦拟合的方式与机壳的上半部分固定在一起。三颗螺丝把PCB和机壳下半部分固定在一起，一旦卸下这三个螺丝，会看到PCB下的3.7V/1250mAh的锂离子电池和8Ω扬声器。扬声器和电池都采用独立导线与PCB实现插接。Garmin称，电池的使用寿命和充电时间都是4小时。

　　电路板采用的是8层钻孔玻璃环氧树脂PCB技术，其上实现了全部GPS接收器和处理器功能。通过仔细放置器件以优化信号流，而仔细地配置元件的焊垫间距以实现通过传统钻通过孔的迂回布线(escaperouting)，从而节省了高密度积层板PCB技术所带来的额外成本。当需要考虑低价格点时，就要精打细算每一分钱,这时原材料成本的些许降低都会显得很关键。

　　Garmin采用高度集成的芯片以降低成本。在架构上，Nuvi205的设计仅被分为三个部分：GPS处理、存储器和模拟功能。

　　在基本GPS处理这块，ST的单片RF前端STA5620对来自内部25mm2的陶瓷块贴片天线的RF信号进行解调和转换。因独立GPS在形态方面所受的限制比嵌入在其它系统内（如手机）GPS的要少，所以，在该产品内仍装进了较大的、具有比小巧冲压金属天线增益更高的天线。为获得更快的信号定位时间，在接收器芯片前端采用了美信的LNA以进一步提升信噪比。

　　来自RF接收器的信号被送至该系统内负责处理GPS相关器功能及系统控制和外设支持的最主要器件——打着Garmin-ST标记的一款处理器。这款有Garmin标记的处理器与ST基于ARM核、内置GPS功能的“Cartesio”系列STA2062处理器在物理特征和功能属性方面有许多类似，用它配以ST的RF前端显然顺理成章。语音合成、LCD控制、微控制器功能、USB和存储器接口都恰到好处地包含其中。

　　该处理器所用的系统存储器是来自Hynix的32MBDDRSDRAM（用于工作的存储器）和SanDisk的2GBiNAND闪存。闪存用于储存全部地图数据和系统代码（下载到DDRSDRAM）且带一个管理与主处理器接口的NAND控制器。耗损均衡(wearleveling)或纠错以及SD或SPI总线接口的格式化处理也都是由该控制器芯片完成，该控制器与明显是采用多级单元（MLC）NAND芯片的存储器封装在一起。

　　模拟功能

　　除GPS和存储器外，其余部分实现了系统的模拟功能。凌力尔特的LTC35571负责USB电池充电和DC-DC转换；凌力尔特的另一款芯片LT3591用于夏普LCD触摸屏模块所用的白色LED背光的电源管理。触摸屏控制器采用的是TI的TSC2046，TI的另两款芯片PCM1774和TPA2010分别实现立体声DAC和音频功放功能。

　　GPS性能和价格的每次突破都会引发新一轮购买潮，而Garmin看来是意欲吸引对价格较敏感的用户。随着功能足够齐全的PND以低于200美元的价位批量出现在大卖场中，对Garmin及其所有竞争对手来说，下一个问题显然就是：离100美元还有多远？

　　图：GarminNuvi205的内部构造及相关组件。

　　作者：DavidCarey

　　总裁

　　Portelligent公司