gps授时_刀鎺_鎺字怎么念

引言

随着科学技术的迅速发展，各种电子技术对于时间的精度要求也越来越高。因此作为高精度的全球定位系统和授时系统，GPS技术得到了广泛的运用，由于其精度可以达到μs级，所以其在很多设备中都作为精确的授时源，因此很多公司都推出了基于GPS的同步对时装置。时间码IRIG-B作为一种重要的时间同步传输的方式，以其突出的优越性能，成为时统设备首选的标准码，在靶场测量、工业控制、电力系统测量与保护、计算、通信、气象等重要行业及领域得到了广泛的应用。

FPGA以其对时钟的同步性、灵活性、功耗低、效率高和抗干扰性等特点得到广泛运用。本设计采用Altera的EP2C8Q208器件，通过对GPS OME接收过来的$GPRMC码流进行处理，做成一个GPS采集器，再将时间信号提取出后转变成适合DC码编码的时间码，再将这些时间信号发出。

系统总体的硬件设计

GPRMC数据流简介

GPRMC是一种运输定位数据，其属于NMEA 0813，具有最小数据量的GPS信息。该码流采用的是ASCII码，以$GPRMC为起始位，CR和LF为结束位，内部包含了：UTC时间、定位状态、维度、维度半球、经度、经度半球、UTC日期等。

IRIG-B码简介

IRIG(Inter Range Instrumentation Group)是美国靶场司令部委员会的下属机构，称为“靶场时间组”。在靶场中随着设备对所需信息量的增加，对标准化时统设备的要求也越来越高，IRIG-B码以其优越的性能成为首选。IRIG-B码是一种串行时间码，与并行传输方式相比，其物理连续简单、传输距离远、接口标准化。IRIG-B码包含两种方式：DC码（直流码)和AC码（交流码）。DC码适应于短距离传输，AC码适应于长距离传输。IRIG-B(DC)码是时帧速率为1帧/s，传递100位的信息。作为广泛应用的时间码，B码具有以下主要特点：携带信息量大，经译码后可获得1c/s、10c/s、100c/s、1000c/s的脉冲信号和BCD编码的时间信息及控制功能信息；其分辨率也很高；调制后的B码带宽适用于远距离传输。

B码有3种码元，“0”、“1”和位置识别码P，脉宽分别为2ms、5ms和8ms，每个码元的周期为10ms，1帧数据中含有100个码元。一个完整的B码是从帧参考点PR开始，位置识别标置为P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9、P0。从PR开始的第一个字传送的是秒，从P1开始传送的是分，从P2开始传送的是时，从P3~P5之间传送的是天，另外P5~P7传送的是控制功能，P7~P9传送的是TOD(Time Of Data)。整个B码中包含着丰富的信息，方便使用。

系统设计简介

本设计中包含了五个模块：分频模块、GPS信息码串并转换模块、GPS信息采集器模块、数据转换模块以及IRIG-B(DC)码编码模块。电路上有一个50MHz的主时钟，外加一个给GPS供电的3.3V电源，几个模块都由FPGA设计完成。分频模块主要为编码模块产生一个10MHz的时钟，由于主时钟是50MHz,所以在分频模块里还需要运用到一个PLL锁相放大器，这样才能产生编码所需要的10MHz时钟，为的就是保准IRIG-B(DC)码的精度，总体框图如图1所示。gps授时

图2 GPS信息码串并转换RTL视图

FPGA内部电路设计

GPS信息码串并转换

GPS信息码串并转换主要由两个模块构成，波特率定时模块以及转换模块。GPRMC每1帧数据中含有10位，将码流rx_pin_in通过RS232的接收端口输入，9600bit/s的波特率所采集一位应该定时到的中间值是2603（50MHz）。串并转换后提取出有效的8位数据rx_data[7..0]，然后发出一个完成信号rx_done_sig，其RTL视图如图2所示。

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