GPS高精度时钟设计管理论文

GPS 高精度时钟设计管理论文 摘要：介绍采纳 GPS、OEM 接收板来实现精密时钟系统的设计思路和方法，给出基本的硬件电路和软件流程。 关键词：GPSGPSOEM 串口通信 1 概述 GPS（GlobalPositioningSystem）全球定位系统是利用美国的 24 颗 GPS 地址卫星所发射的信号而建立的导航、定位、授时的系统。美国政府已承诺，在今后相当长的一段时间内，GPS 系统将向全世界免费开放。目前，GPS 系统广泛地应用在导航、大地测量、精确授时、车辆定位及防盗等领域。因此，开展对 GPS 系统的讨论和应用，将极大地提高生产力，并产生巨大的经济效益。本文旨在通过利用 GPS 所提供的精确授时的功能，采纳单片机技术，设计适合于需要精确授时的高精度时钟系统。 GSU-16 是日本光电（KODEN）公司生产的并行 11 通道GPSOEM 接收板，由于采纳了先进半导体设计手段，它具有尺寸小、功耗低、性能稳定、性价比高等优良特性。利用它，可以方便、快速地开发出各种 GPS 应用系统。其主要性能指标如下： 接收通道——11 通道并行接收，可同时跟踪 11 颗卫星； 授时精度——小于 400ns，无累计误差； 数据更新时间——1s； 体积和重量——65mm×35mm，约重 40g（含锂电池）； 数据输出格式——NMEA-0183v2.0；RTCM-sc104v2.0； 环境工作温度——-30～+75℃； 正常工作参数——电压 5（1±0.05）V；电流 100mA；功耗 100mW。 2GSU-16 的硬件接口和软件接口 （1）硬件接口 GSU-16 同时提供 12 脚接口（J3）和 5 脚接口（J4）。本设计中采纳 5 链接口 J4，各引脚的功能如表 1 所列。 表 1 接口编号信号名称功能 1GND 电源地 2backupin 备份电源输入，3V 时消耗 2μA 3SD1 串行输出 4RD1 串行输入 5+5V 主供电电源输入 GSU-16 的 RD1 脚为 RS232C 的通信接口，其逻辑电平为TTL 电平。这样能够很方便地与各种单片机连接连接，无须电平转换。同时，12 脚接口还提供了高精度的秒脉冲输出，可用于需要更高精度定时服务的测量系统。在此，我们仅使用其时钟信息，故只需在其输出的 ASCII 数据中直接提取即可。 （2）软件接口 GSU-16 的通信波特率为 4800，1 个起始位，8 个数据位，1个停止位，无奇偶校验。通常使用 NMEA-0183 格式输出，数据代码为 ASCII 码字符。 NMEA-0183 是美国海洋电子协会为海用电子设备制定的标准格式，目前广泛使用 V2.0 版本。由于该格式为 ASCII 码字符串，...