1概述

GPS（GlobalPositioningSystem）全球定位系統是利用美國的24顆GPS地址衛星所發射的信號而建立的導航、定位、授時的系統。美國政府已承諾，在今后相當長的一段時間內，GPS系統將向全世界免費開放。目前，GPS系統廣泛地應用在導航、大地測量、精確授時、車輛定位及防盜等領域。因此，開展對GPS系統的研究和應用，將極大地提高生產力，并產生巨大的經濟效益。本文旨在通過利用GPS所提供的精確授時的功能，采用單片機技術，設計適合于需要精確授時的高精度時鐘系統。

GSU-16是日本光電（KODEN）公司生產的并行11通道GPSOEM接收板，由于采用了先進半導體設計手段，它具有尺寸小、功耗低、性能穩定、性價比高等優良特性。利用它，可以方便、快速地開發出各種GPS應用系統。其主要性能指標如下：

接收通道——11通道并行接收，可同時跟蹤11顆衛星；

授時精度——小于400ns，無累計誤差；

數據更新時間——1s；

1內部結構及引腳

串行時鐘芯片的內部結構如圖1所示。它包含I/O控制器、移位寄存器、命令及邏輯控制器，表態RAM、實時時鐘、計數器、晶振等部分。

圖2為RTC-4553的引腳圖。CS0為片選腳，低電平選中；WR為讀寫使能口，高為讀，低為寫；L1～L5為工廠出廠調整精度和測試用，使用中懸空；CS1為芯片掉電檢查口，可直接與系統電源連接，芯片測到該口為低時，自動進入低功耗狀態；SCK為時鐘口，SIN為數據輸入口，SOUT為數據輸出口。另外，芯片還有1個時鐘信號輸出口TPOUT，該口可輸出1024Hz或1/10Hz的信號，以供檢測芯片的時鐘精度所用。

2功能及控制

2.1寄存器

RTC-4553共有46×4bit寄存器。這些寄存器分3頁，第1頁共16個，分別為時鐘寄存器和控制寄存器，如表1所列，用來存放秒、分、時、日、月、年、星期和3個特殊寄存器；第2頁、第3頁各有15個，共30個SRAM寄存器，頁面的選擇通過操作控制寄存器3的MS1、MS0位來實現。

同步模塊是每個系統的心臟，它為系統中的其他每個模塊饋送正確的時鐘信號。因此需要對同步模塊的設計和實現給予特別關注。本文對影響系統設計的時鐘特性進行了考察，并對信號惡化的原因進行了評估。本文還分析了同步惡化的影響，并對標準化組織為確保傳輸質量和各種傳輸設備的互操作性而制定的標準要求進行了探討。

摘要：

網絡同步和時鐘產生是高速傳輸系統設計的重要方面。為了通過降低發射和接收錯誤來提高網絡效率，必須使系統的各個階段都要使用的時鐘的質量保持特定的等級。網絡標準定義同步網絡的體系結構及其在標準接口上的預期性能，以保證傳輸質量和傳輸設備的無縫集成。有大量的同步問題，系統設計人員在建立系統體系結構時必須十分清楚。本文論述了時鐘惡化的各種來源，如抖動和漂移。本文還討論了傳輸系統中時鐘惡化的原因和影響，并分析了標準要求，提出了各種實現技巧。

基本概念：抖動和漂移

抖動的一般定義可以是“一個事件對其理想出現的短暫偏離”。在數字傳輸系統中，抖動被定義為數字信號的重要時刻在時間上偏離其理想位置的短暫變動。重要時刻可以是一個周期為T1的位流的最佳采樣時刻。雖然希望各個位在T的整數倍位置出現，但實際上會有所不同。這種脈沖位置調制被認為是一種抖動。這也被稱為數字信號的相位噪聲。在下圖中，實際信號邊沿在理想信號邊沿附近作周期性移動，演示了周期性抖動的概念。

圖1.抖動示意

教學目標

教學目標

1.學習并把握對議論文的語言的要求：準確、嚴密、生動。所謂準確，就是用詞恰當，要合乎實際、合乎語法、合乎邏輯；所謂嚴密，即用詞語要周到，簡潔明快，準確地表達自己的意圖；所謂生動，即要注意語言的感情色彩，把道理說得通俗易懂，活潑有趣，使人讀來有興味，而不枯燥乏味。

2.理解課文從熟知的有趣的故事中引發出的嚴密的邏輯思維的論述方法。

3.學習分析作者怎么樣從故事中提出問題，逐步推論，進而最后得出結論的寫作特色。

教學建議

摘要：介紹采用GPS、OEM接收板來實現精密時鐘系統的設計思路和方法，給出基本的硬件電路和軟件流程。

關鍵詞：GPSGPSOEM串口通信

1概述

GPS（GlobalPositioningSystem）全球定位系統是利用美國的24顆GPS地址衛星所發射的信號而建立的導航、定位、授時的系統。美國政府已承諾，在今后相當長的一段時間內，GPS系統將向全世界免費開放。目前，GPS系統廣泛地應用在導航、大地測量、精確授時、車輛定位及防盜等領域。因此，開展對GPS系統的研究和應用，將極大地提高生產力，并產生巨大的經濟效益。本文旨在通過利用GPS所提供的精確授時的功能，采用單片機技術，設計適合于需要精確授時的高精度時鐘系統。

GSU-16是日本光電（KODEN）公司生產的并行11通道GPSOEM接收板，由于采用了先進半導體設計手段，它具有尺寸小、功耗低、性能穩定、性價比高等優良特性。利用它，可以方便、快速地開發出各種GPS應用系統。其主要性能指標如下：

接收通道——11通道并行接收，可同時跟蹤11顆衛星；

摘要:為解決傳統時間觸發光纖通信網絡(TTFC網絡)的時鐘同步擁堵問題，提出了基于改進型串行時間碼(IRIG－B碼)的TTFC網絡時鐘同步方案。該方案采用了改進型的IRIG－B碼作為時鐘同步方式，改進型的B碼信號將同步周期和碼元脈寬調整為傳統B碼的1‰，即改進型的B碼信號為每毫秒1幀的時間串碼，同時采用數據總線與時鐘總線相分離的設計模式，避免了TTFC網絡中發送端時鐘與數據發生沖突的同時增加了對時的精度。為進一步驗證方案的有效性，基于可編程邏輯器件(FPGA)邏輯設計搭建環境進行測試驗證。最終試驗結果表明，該方案能正確的進行數據收發，同時有效地避免了TTFC網絡中的時鐘與數據發送沖突，提高了系統帶寬。

關鍵詞:光纖通道;IRIG－B碼;時鐘同步;數據總線

隨著航電系統的發展，對光纖通道［1－7］(FibreChannel，FC)由于其具有高帶寬、低時延、抗電磁干擾性強等特點，成為了新一代的航空電子網絡首選。為了進一步滿足航空電子網絡時間敏感性的要求，基于時間觸發的光纖通道網絡(Time－TriggeredFibreChannel，TTFC)被提出，在TTFC網絡中，所有的節點都按照統一的時統進行調度。因此，網絡節點之間的同步至關重要。時鐘同步網絡與數據傳輸網絡共享物理總線，這種方式會導致在同一時刻只能傳輸數據信號或者時鐘同步信號，造成一定的帶寬沖突。本文采用基于改進型IRIG-B碼(InterRangeInstrumentationGroup-B，IRIG-B)的TTFC網絡時鐘同步系統設計，完成光纖通道網絡中時鐘同步的系統的搭建，來解決由解決FC網絡中各個節點之間時鐘同步，滿足航電系統的需求。

1網絡時鐘同步系統設計與實現

TTFC網絡［8－9］拓撲如圖1所示，主要設備為網絡節點，網絡節點通過交換設備進行互連。在傳統的TTFC網絡中，每個網絡節點通過光纖線接入到TTFC網絡中。通常情況下，光纖中要傳輸時鐘信號，同時也要傳輸數據信號。時鐘信號和數據信號通過復用的方式進行傳輸。圖1TTFC網絡模型為了解決時鐘傳輸［10］和數據傳輸時的沖突問題，本設計在TTFC網絡模型的基礎上，將時鐘網絡和數據網絡進行了切分。即時鐘網絡只傳輸時鐘數據，數據網絡只傳輸TTFC數據。新的網絡模型如圖2所示圖2中每個網絡節點都通過2路總線接入到TTFC網絡中，分別是時鐘線和數據線。下面進一步描述時鐘網絡的組成。在設計中，時鐘同步協議采用的是改進型IRIG－B碼協議。IRIG－B碼是時間系統中的一種常用串行傳輸方式，具有傳輸距離遠、接口標準化和國際通用的特點，但IRIG－B應用于TTFC網絡中時，存在同步周期太長、對時精度不足等缺點。通過對IRIG－B碼協議的碼元脈寬和編碼定義進行改進，可解決以上問題。傳統IRIG－B碼信號是每秒1幀的時間串碼，每個時間幀包含100個碼元，每個碼元脈寬是10ms。改進型的B碼信號將同步周期和碼元脈寬調整為傳統B碼的1‰，即改進型的B碼信號為每毫秒1幀的時間串碼，每個時間幀仍包含100個碼元，每個碼元脈寬調整為10μs。此外，為了滿足TTFC時鐘同步的需求，改進型B碼在碼元的定義上做出了調整，增加了32位的整合周期序號。改進型B碼序列的定義如表1。改進型B碼組成的時鐘網絡如圖3所示，包括B碼服務器和B碼客戶端。由于B碼的特殊性，其只支持點對點傳輸方式，因此，B碼服務器包括多個物理傳輸端口，與每個客戶端組成點對點的傳輸方式。B碼服務器，即B碼的發生器。設計了基于FPGA實現B碼產生的方式。基于FPGA產生B碼的原理如圖4所示，包括4個模塊，分別是時間碼產生模塊、B格式碼產生模塊、并串轉換模塊和脈寬發生模塊。流程如下:(1)根據B格式碼的特點，時間碼產生模塊產生時間信息，然后將碼元以表1的格式發送給B格式碼產生模塊。(2)B格式碼產生模塊根據B碼信號的特點，將1個時間周期1ms分成10個時隙，每個時隙中包括10個碼元。然后生成100位B格式碼，送入并串轉換模塊。(3)并串轉換模塊把100位并行B格式碼轉換成串行的B碼，送入輸脈寬發生模塊中。(4)脈寬發生模塊售前根據不同的串行碼產生出B碼所需的3種脈沖形式(2μs、5μs和8μs脈沖)，將B碼信號送至延遲模塊。(5)延遲模塊基于各通道預設的延遲參數，將B碼信號進行不同程度的延遲補償后，激勵至各通道線路上，用于各終端模塊的時鐘同步。由于B碼信號是以脈沖的時間寬度來代表2進制“0”、“1”和標志位的，因此其關鍵點在于碼元時寬的正確識別。設計的B碼解調原理如圖5所示。從物理鏈路接收B碼信號，然后通過幀起始位檢測模塊檢測出。檢測出幀起始位后，告知時間碼檢測模塊，從B碼中提出信號，進行解碼。最終獲得時鐘。

2仿真驗證

摘要：介紹串行時鐘芯片DS1305的功能、結構及其利用DS1305設計的電源開關電路，可使數據采集系統平時處于關閉狀態。定時開啟時系統上電，進行數據采集；一次工作結束時關閉開關，系統斷電。

關鍵詞：DS1305低功耗數據采集

引言

對于許多便攜式數據采集系統，需要長時間無人看管地工作，如在石油鉆井下、輸油管道等場所。一般需要間隔數小時進行一個采集，這樣系統大部分時間處空閑狀態。雖然現在低功耗單片機的睡眠狀態提供了降低功耗的一種方法，但低功耗不等于沒有功耗，系統長時間工作時不得不考慮功耗的問題。

為進一步節省功耗，我們在研制一數據采集系統時，利用實時時鐘芯片DS1305設計一電源開關電路。利用該開關電路，可使系統在空頭時處于關閉狀態，每當采集時間到，由報警信號開啟單片機系統以進行數據采集，在數據采集結束時，單片機關閉開關電路，系統斷電。這樣系統處于關閉狀態，一直到下一次開關電路報警。

1DS1305簡介

【自讀導言】

1.學習課文從有趣的故事引出嚴密的邏輯思維問題的方法，培養從不同的角度分析問題的能力。

2.把握文章的論點和論據，體會文章一步步推論，最后得出結論的方法。

3.學習編寫提綱和摘錄要點等寫讀書筆記的方法。

4.學習準確、嚴密、生動的論述語言。

（解說：任何一篇議論文必然有三個要素：論點、論據和論證。因此，閱讀議論文就離不開這幾個要素。論點的提出，最常見的是放在文章開頭，然后有層次地分析證明這一論點，最后得出結論，即形成這樣一個模式：提出問題（論點）—分析問題（用論據論證）—解決問題（結論）。但也有一些文章并不是把論點放在開頭的，放在中間或結尾的也不少。這要因文而異了。本文就是先從故事中提出問題，然后層層推論，最后得出結論的。議論文的語言是以議論為主，而記敘、說明、抒情等也有，都是為議論服務的。議論文的語言講究抽象性、概括性和嚴密性，表達要求準確、嚴密、鮮明。）

摘要：隨著芯片集成度的提高，對一些功能復雜的系統芯片功耗的管理，已經引起大家越來越多的重視，如何控制好SoC的功耗將成為芯片能否成功的重要因素。本文提出一種通過動態管理時鐘的策略，達到降低整個SoC芯片功耗的目的；同時，分析動態管理時鐘方案中可能會出現的一些問題，并給出解決方案。

關鍵詞：系統芯片毛刺AMBA總線時滯

引言

隨著集成電路技術的飛速發展和對消費類電子產品——特別是便攜式（移動）面向客戶的電子產品的需求，推動了SoC（SystemonChip）的飛速發展，也給人們提出了許多新的課題[1]。對于電池驅動的SoC芯片，已不能再只考慮它優化空間的兩個方面——速度（performance）和面積（cost），而必須要注意它已經表現出來的且變得越來越重要的第三個方面——功耗[1]，這樣才能延長電池的壽命和電子產品的運行時間。

圖1

SoC中CMOS電路功耗有：一是靜態功耗，主要是由靜電流、漏電流等因素造成的；二是動態功耗，主要是由電路中信號變換時造成的瞬態開路電流（crowbarcurrent）和負載電流（loadcurrent）等因素造成的[2]，它是SoC芯片中功耗的主要來源[3]。因此，解決好SoC中的動態功耗是降低整個SoC芯片功耗的關鍵。本文后面所提到的功耗就是指SoC芯片中的動態功耗。

摘要：介紹了SPI通信協議，給出了將TI公司生產的TMS320C5402DSP用于SPI協議通信的串口配置方法和接口電路設計，同時給出了串口McBSP的配置程序。

關鍵詞：多通道緩沖串行口McBSPTMS320C5402μPD780308SPIDSP

1引言

隨著信息技術革命的深入和計算機技術的飛速發展，DSP技術也正以極快的速度被應用到科技和國民經濟的各信領域。在很多工程開發設計中，由于要求實現單片DSP與單片DSP、多片DSP芯片以及及其它處理芯片之間的通信，因此，怎樣更高效、更便捷的實現這些通信，已成為廣大DSP應用者首先要解決的一個問題。

本文根據筆者在工程應用和調試方面用TI的DSPTMS320C5402與NEC的μPD780308單片機進行通信的經驗，介紹并討論了將TMS320C5402DSP的多通道緩沖串行口McBSP（Multi-channelBufferedSerialPort）配置為SPI模式（即時鐘停止模式），從而實現DSP與其它單片處理器之間的通信設計方法同時給出了實現方法的部分程序代碼。

2多通道緩沖串行口McBSP