基于FPGA的GPS的时钟同步毕业设计Word格式文档下载.doc
- 文档编号:15150251
- 上传时间:2022-10-28
- 格式:DOC
- 页数:65
- 大小:604KB
基于FPGA的GPS的时钟同步毕业设计Word格式文档下载.doc
《基于FPGA的GPS的时钟同步毕业设计Word格式文档下载.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于FPGA的GPS的时钟同步毕业设计Word格式文档下载.doc(65页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
关键词:
可编程逻辑门阵列、全球定位系统、时钟
Abstract
ThecomprehensiveanalysisofthestandardGPS-basedtimingsystemshouldhavethemainfunctionsandfeaturesbasedontheFPGA,thispaper,astandardGPS-basedtimingsystemdesigntoachievehigh-precisiontimesignalandthehours,minutes,secondssynchronizationpulseoutput,thetimeinformationdisplay.FPGAasthecoreofthesystemimprovesthedataprocessingspeedandsynchronizationaccuracy.
ThisdesignusesFPGAdevicesasGPSsynchronizedclockcontrolanddataprocessingcore,moretoreplacethecurrentapplicationasthecoreMCUcontrolanddataprocessingunit,andreducesystemsize,reducedevelopmentandmaintenancecostsandincreasesystemstabilityMeanwhile,theoptimizationdesigntospeedupdataprocessingspeed,improvethesynchronizationaccuracy,andachieveasecondpulseintheGPSwhenthesmooth-stepswitch,hasanimportantvalue.Atthesametime,FPGA-baseddesignalsomakesthesystemtoachievethegoalofminiaturization,improvedsystemstability,andtomaintainandupgrademoreconvenient.
Verifiedbytimingsimulationandanalysis,thedesignofFPGA-basedfullyabletomeettheGPSsynchronizedclocksynchronizationforhighaccuracyrequirements.FPGAchip,thelogicalunitoftotaloccupancyforthesystemsetasidemoreresourcestoupgrade.Thisdesignasaplatform,accordingtodifferentapplicationrequirements,youcaneasilyexpandthefunctionsofdifferentunits,suchasnetworktimeserviceinterfaces,IRIG-Bcodeoutput,moreformsofoutputmodule.
Keywords:
FPGA,GPS,clock
II
目录
摘要 I
Abstract II
1绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2课题研究的目的和意义 3
1.3论文章节安排 3
2系统技术平台简介 5
2.1FPGA概述 5
2.2GPS概况 10
2.3RS-232标准串行接口总线 12
3统硬件设计 15
3.1系统硬件设备 15
3.2系统设计总体框图 15
3.3分块设计说明 16
4标准定时系统的软件设计 22
4.1软件设计原理 22
4.2程序分析 25
总结 29
致谢 30
参考文献 31
附录 32
1绪论
1.1课题研究背景
基于GPS的标准定时系统是在综合分析GPS同步时钟应具备的主要功能和FPGA特点的基础上提出的,能够实现UTC时间与北京时间的转换、显示等功能。
全球定位系统(GPS)是一种基于卫星的全天候、被动式导航系统,由于其精度高、使用经济简单等特点,已经成为目前应用最为广泛的一种定位和授时系统。
基于FPGA的标准定时系统就是一种利用GPS提供的位置和时间等信息,经过解码,将标准的时间信号输出给用户设备的装置,在电力、通讯等领域有着重要的应用。
另外,根据不同的应用需要,同步时钟还可以提供时间和定位信息的显示以及时、分、秒同步脉冲的输出等功能。
现场可编程门阵列(FPGA)是一种大规模、高速、低功耗、可反复编程的集成电路芯片,是目前中小型系统提高集成度和可靠性的最佳选择之一。
FPGA的时钟频率可以达到几百兆赫兹,再加上并行处理的特性,可以达到很高的处理速度,使其非常适合应用于像同步时钟之类对时间精度有较高要求的实时系统。
此外,FPGA集成度高,可以将系统中很多外围接口芯片集成到片内,减小了制板面积,有利于降低成本,减少功耗,提高系统的稳定性。
同时,很多FPGA芯片支持在系统编程,这给系统开发提供了很大的灵活性,并且使维护和升级更加方便。
1.1.1GPS的发展现状
全球定位系统GPS(Global Positioning System)不仅具有全球、全天候、连续实时的精密三维导航与定位能力,而且具有世界上认可的时间系统,因而有着广泛的应用价值和发展潜力.特别是近10年来,GPS定位技术得到迅速发展,应用领域日益广泛.GPS不仅可用于航天定位,而且可以应用于高精度定位、高精度时间传递、外弹道与卫星轨道测量、武器制导和民用航空导航等方面.
全球定位系统(GlobalPositioningSystem-GPS)是美国从本世纪70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成,具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。
随着全球定位系统的不断改进,硬、软件的不断完善,应用领域正在不断地开拓。
目前,以GPS为代表的卫星导航应用产业已成为当今国际公认的八大无线产业之一。
随着技术的进步、应用需求的增加,GPS以全天候、高精度、自动化、高效率等显著特点及其所独具的定位导航、授时校频、精密测量等多方面的强大功能,已涉足众多的应用领域,使GPS成为继蜂窝移动通信和互联网之后的全球第三个IT经济新增长点。
1、主要应用领域
(1)民用领域
在定位导航方面,GPS的使用对象主要是汽车、船舶和飞机等运动物体。
例如船舶远洋导航和进港引水,飞机航路引导和进场降落,汽车自主导航定位,地面车辆跟踪和城市智能交通管理等。
此外,对于警察、消防及医疗等部门的紧急救援、追踪目标和个人旅游及野外探险的导引等,GPS都具有得天独厚的优势。
在日常生活中,GPS还可用于人身受到攻击危险时的报警,特殊病人、少年儿童的监护与救助,生活中遇到各种困难时的求助等。
使用时只需按动带有移动位置服务的GPS手机按钮,警务监控中心和急救中心在几秒钟内便可获知报警人的位置并提供及时的救助。
目前国际上具有代表性的GPS公司,主推测量仪器的有天宝公司、徕卡公司、诺华达公司和佳瓦特公司等,主推导航设备和GPS
OEM板的有高明公司、麦哲伦公司、摩托罗拉公司、洛克韦尔公司和瑟孚科技公司等。
(2)军事领域
在军事领域,GPS也已从当初的为军舰、飞机、战车、地面作战人员等提供全天候、连续实时、高精度的定位导航,扩展到成为目前精确制导武器复合制导的一种重要技术手段。
其工作原理是利用弹上安装的GPS接收机接收4颗以上导航卫星播发的信号来修正导弹的飞行路线,提高制导精度。
区别于误差较大、精度较低的民用标准定位服务,军方使用的是精密定位服务。
资料显示,未配置GPS制导系统之前,美军的“战斧”(BGM-109C)巡航导弹的圆概率误差约为9米,在其惯性+地形匹配制导系统中加入GPS后,圆概率误差降至3米,制导精度大大提高。
2、全球GPS产业的结构与现状
GPS开始进入民用之后,使用者终端的GPS产品便成了当前GPS主要的市场内容。
一般来说,GPS的使用者终端主要是指各种用途的GPS接收机,例如用于航空和航海的接收机、汽车导航设备、用于登山和休闲的手持式接收机等类型的终端产品,而一般手持式GPS产品的组成部分,就如同移动电话或个人数字助理(PDA)的结构一样,也包括了内部的天线、芯片组和电池等,以及外部的按键和LCD面板等相关零组件。
目前全球GPS相关厂商的产品中又以GPS应用产品与内部的专用芯片组发展最受关注。
截至去年,全球约有十余家生产GPS专用芯片的制造商,除了少数几家是以GPS芯片为主要产品的制造商,如瑟孚科技公司,其它则多为以通信芯片为主的制造商,如飞利浦、摩托罗拉和科胜讯等。
据估计,到2006年GPS芯片的全球市场值将达50亿美元。
从上世纪80年代初期第一个GPS商用产品出现至今,GPS产品重量从100磅(约为45千克)降为100克,而价格也从十几万美元降为现在的几百美元。
目前全球GPS应用产品的制造商已超过30家以上,主要领导厂商有高明国际公司、麦哲伦公司和天宝导航有限公司等。
天宝公司以生产系统端的GPS产品为主,从军用空军流量控制系统到航空用雷达系统皆在其营运范围之内。
近年来,该公司进一步结合了无线通信的定位技术,例如与英飞凌公司合作开发用于无线通信系统端的First
GPS架构与M-loc模块,以期在无线定位设备市场中抢占先机。
1.1.2FPGA的发展现状
当前社会是数字化的社会,是数字集成电路广泛应用的社会。
数字集成电路本身在不断地进行更新换代。
它由早期的电子管、晶体管、小中规模集成电路,发展到超大规模集成电路(VLSIC,几万门以上)以及许多具有特定功能的专用集成电路。
但是,随着微电子技术的发展,设计与制造集成电路的任务已不
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 FPGA GPS 时钟 同步 毕业设计