【正文】 32bit register * 3 signal s_time_reg_2 : std_logic_vector(31 downto 0)。 signal s_data_ram_65 : std_logic_vector(7 downto 0):=00000000。 signal s_data_ram_63 : std_logic_vector(7 downto 0):=00000000。year month day signal s_data_ram_61 : std_logic_vector(7 downto 0):=00000000。 signal s_data_ram_16 : std_logic_vector(7 downto 0):=00000000。 signal s_data_ram_13 : std_logic_vector(7 downto 0):=00000000。 signal s_data_ram_11 : std_logic_vector(7 downto 0):=00000000。utc time except for ma signal s_data_ram_9 : std_logic_vector(7 downto 0):=00000000。 signal s_data_ram_6 : std_logic_vector(7 downto 0):=00000000。 signal s_data_ram_4 : std_logic_vector(7 downto 0):=00000000。 head_data 16 signal s_data_ram_2 : std_logic_vector(7 downto 0):=00000000。end entity gps_time。 pod_time_output_3 : out std_logic_vector(31 downto 0)。 pod_time_output_1 : out std_logic_vector(31 downto 0)。 pic_data_biaozhi : in std_logic。*********************************entity gps_time isport( clk : in std_logic。use 。大學(xué)四年一晃而過，在即將畢業(yè)之際，再次感謝母校對我的培養(yǎng)，感謝老師和同學(xué)們在學(xué)習(xí)和生活中對我的無私幫助！參考文獻(xiàn)[1] 朱正偉．EDA技術(shù)及應(yīng)用【M】．清華大學(xué)出版社，2005 [2] 潘松．VHDL使用教程【M】．西安電子科技大學(xué)出版社，2000[3] 付家才．EDA原理與應(yīng)用【M】．化工工業(yè)出版社，2001[4] 李征航，黃勁松．GPS測量與應(yīng)用【M】．武漢大學(xué)出版社，2005[5] 李天文．GPS原理及應(yīng)用【M】．科學(xué)出版社，2003[6] 黃丁發(fā)，熊永良等．GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)與方法【M】．科學(xué)出版社，2009[7] 邊少峰，李文魁．衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)概論【M】．電子工業(yè)出版社，2005[8] 褚振勇，齊亮等．FPGA設(shè)計(jì)及應(yīng)用【M】．西安電子科技大學(xué)出版社，2006[9] 陳耀和．VHDL 語言設(shè)計(jì)技術(shù)【M】．電子工業(yè)出版社，2004[10] 楊剛，龍海燕．VHDL與數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)【M】．電子工業(yè)出版社，2004[11] 胡振華．VHDL與FPGA設(shè)計(jì)【M】．中國鐵道出版社，2003[12] 鄭金吾，朱興昌．GPS接收機(jī)與PC機(jī)串行通信技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用【J】．測控技術(shù)，2000[13] 潘松，黃繼業(yè)．EDA技術(shù)與VHDL【M】．清華大學(xué)出版社，2006[14] 焦素敏．EDA應(yīng)用技術(shù)【M】．清華大學(xué)出版社，2008[15] 劉大茂．智能儀器原理與設(shè)計(jì)【M】．國防工業(yè)出版社，2008[16] Santarini, Michael．FPGAs balance lower power, smaller nodes drip by drip Mitsubishi electric, 2006附 錄基于GPS的標(biāo)準(zhǔn)定時系統(tǒng)程序gas_time模塊library ieee。設(shè)計(jì)中也得到了很多同學(xué)的幫助，感謝那些在設(shè)計(jì)過程中為我提供參閱資料及為我解決疑難問題的同學(xué)們的同學(xué)，謝謝你們！同時也感謝學(xué)校為我們提供了良好的環(huán)境和資源幫助我們順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。這幾個月以來，黃老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向姜老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。本次設(shè)計(jì)是在姜凱老師的悉心指導(dǎo)下完成的。由于設(shè)計(jì)的需要，我了解了FPGA芯片、GPS技術(shù)、VHDL語言等很多專業(yè)知識，鍛煉了我的自學(xué)能力和靈活運(yùn)用知識的能力。致 謝經(jīng)過兩個月的努力，我終于順利完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)也存在著缺陷，例如，時間精度雖然比普通時鐘高，但仍無法滿足時間精度要求特別高的場合，現(xiàn)在的某些專業(yè)授時系統(tǒng)精度已達(dá)到納秒級；設(shè)計(jì)中沒有考慮平滑失步問題等?；贕PS的標(biāo)準(zhǔn)定時系統(tǒng)通俗地說就是GPS時鐘系統(tǒng)，在生活中已得到廣泛的應(yīng)用?？? 結(jié)本次設(shè)計(jì)的基于GPS的標(biāo)準(zhǔn)定時系統(tǒng)采用VHDL語言設(shè)計(jì)相關(guān)功能化模塊，實(shí)現(xiàn)了秒分時發(fā)生電路，日月年越界判斷功能，完成了UTC時間向北京時間的轉(zhuǎn)換，并用QuartusⅡ軟件進(jìn)行時序仿真，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)性能的可行性與可靠性，完成了本次設(shè)計(jì)的基本要求。年月的越界判斷同日的越界判斷類似，不再贅述。 pod_bj_time_1(7 downto 0) = conv_std_logic_vector(conv_integer(pid_utc_time_1(7 downto 0)) + 1 , 8)。 pod_bj_time_2(31 downto 16)= pid_utc_time_2(31 downto 16)。t crossover pod_bj_time_1(15 downto 8) = conv_std_logic_vector((conv_integer(pid_utc_time_1(15 downto 8)) + conv_integer(s_offset_reg)),8)。程序分析如下。程序見附錄。 end process bbb。 end if。 then if (s_data_ram_6=00100100 and s_data_ram_5=01000111 and s_data_ram_4=01010000 and s_data_ram_3=01010010 and s_data_ram_2=01001101 and s_data_ram_1=01000011) then test $GPRMC s_head_biaozhi= 39。event and clk=39。039。139。039。 程序分析 s_to_para模塊時序仿真圖圖41 s_to_para模塊仿真 gas_time模塊頭文件的判斷： 當(dāng)clk、s_head_clear均為0，即復(fù)位無效時，判斷頭文件是否為$GPRMC，若是，則將頭文件標(biāo)志位置1。其他衛(wèi)星信息將在下一序列的NMEA0183語句中輸出。Global Positioning System Fix Data（GGA）GPS定位信息$GPGGA,1,2,3,4,5,6,7,8,9,M,10,M,11,12*hhCRLF1 UTC時間，hhmmss（時分秒）格式2 （度分）格式（前面的0也將被傳輸）3 緯度半球N（北半球）或S（南半球）4 （度分）格式（前面的0也將被傳輸）5 經(jīng)度半球E（東經(jīng)）或W（西經(jīng)）6 GPS狀態(tài)：0=未定位，1=非差分定位，2=差分定位，6=正在估算7 正在使用解算位置的衛(wèi)星數(shù)量（00~12）（前面的0也將被傳輸）8 HDOP水平精度因子（~）9 海拔高度（~）10 地球橢球面相對大地水準(zhǔn)面的高度11 差分時間（從最近一次接收到差分信號開始的秒數(shù)，如果不是差分定位將為空）12 差分站ID號0000~1023（前面的0也將被傳輸，如果不是差分定位將為空）GPS DOP and Active Satellites（GSA）當(dāng)前衛(wèi)星信息$GPGSA,1,2,3,3,3,3,3,3,3,3,3,3,3,3,4,5,6*hhCRLF1 模式，M=手動，A=自動2 定位類型，1=沒有定位，2=2D定位，3=3D定位3 PRN碼（偽隨機(jī)噪聲碼），正在用于解算位置的衛(wèi)星號（01~32，前面的0也將被傳輸）。NMEA0183標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于GPS方面時，數(shù)據(jù)串以“$GP”開頭，常用語句有GPGGA(GPS定位信息)，GPGSA(當(dāng)前衛(wèi)星信息)，GPGSV(可見衛(wèi)星信息)，GPRMC(推薦定位信息)，GPGLL(定位地理信息)，GPVTG(地面速度信息)等。GPS和微機(jī)之間的通信屬于DTE。下面是幾個常用的會話識別ID：（1） GP：Global Positioning Symtem receiver,GPS全球定位系統(tǒng)；（2） LC:LoranC,羅蘭C無線電導(dǎo)航系統(tǒng)；（3） II：Integrated Instrumentation集成設(shè)備；（4） OM:Omega Navigation receiver,歐米伽導(dǎo)航系統(tǒng)。語句結(jié)束的checksum由一個“*”和兩個數(shù)據(jù)位的十六進(jìn)制數(shù)組成。每行語句最多包括82個字符（包括回車換行和“$”符號）。NMEA0183格式定義1）NMEA0183格式數(shù)據(jù)串定義NMEA0183格式數(shù)據(jù)串的所有字符均為ASCII文本字符。這一標(biāo)準(zhǔn)在兼容NMEA0180和NMEA0182的基礎(chǔ)上，增加了GPS、測深儀、羅經(jīng)方位系統(tǒng)等多種設(shè)備接口和通訊協(xié)議定義，同時還允許一些特定廠商對其設(shè)備通信自定協(xié)議。只是在設(shè)備通信格式上有簡單格式和復(fù)雜格式之分。1980年制定了最早的有關(guān)海洋電子設(shè)備通信接口和協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)，即NMEA0180標(biāo)準(zhǔn)。美國國家海洋電子協(xié)會成立于20世紀(jì)50年代，總部在美國北卡羅來納州。NMEA0183數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)解決了不同品牌、不同型號的GPS接收機(jī)之間實(shí)現(xiàn)任意接口問題。北京時間的計(jì)算方法為：UTC + (+0800) = 北京時間紐約時間的計(jì)算方法為：UTC + (0500) = 紐約時間綜上，由UTC時間轉(zhuǎn)換成北京時間，須將UTC時間加八。 可以采用以下公式計(jì)算本地時間：UTC + 時區(qū)差 ＝ 本地時間 時區(qū)差東為正，西為負(fù)。本初子午線被定義在通過那里的經(jīng)線。 時間轉(zhuǎn)換整個地球分為二十四時區(qū)，每個時區(qū)都有自己的本地時間。 ms，考慮到電離層折射的影響，在一個站臺上接收世界各國的信號，其誤差將不會超過177。目前，幾乎所有國家時號的發(fā)播，均以UTC時間為準(zhǔn)。具體日期由國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)確定并通告。便在協(xié)調(diào)時中引入1閏秒（正或負(fù)）。協(xié)調(diào)世界時的秒長，嚴(yán)格地等于原子時的秒長，采用閏秒（或跳秒）的辦法，使協(xié)調(diào)時與世界時的時刻相接近。但是，由于地球自轉(zhuǎn)速度長期變慢的趨勢，近20年來，世界時每年比原子時約慢一秒，兩者之差逐年累積。本次設(shè)計(jì)中的鎖相環(huán)模塊如下所示。因?yàn)樗墓ぷ鬟^程是一個自動頻率（相位）調(diào)整的閉合環(huán)路，所以叫環(huán)。這些DDS芯片的時鐘頻率從幾十兆赫茲到幾百兆赫茲不等，芯片從一般功能到集成有D/A轉(zhuǎn)換器和正交調(diào)制器。時鐘頻率給定后，輸出信號的頻率取決于頻率控制字，頻率分辨率取決于累加器位數(shù)，相位分辨率取決于ROM的地址線位數(shù)，幅度量化噪聲取決于ROM的數(shù)據(jù)位字長和D/A轉(zhuǎn)換器位數(shù)。 　　直接數(shù)字頻率合成(DDS—Digital Direct Frequency Synthesis)技術(shù)是一種新的頻率合成方法，是頻率合成技術(shù)的一次革命，JOSEPH TIERNEY等3人于1971年提出了直接數(shù)字頻率合成的思想，但由于受當(dāng)時微電子技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)的限制，DDS技術(shù)沒有受到足夠重視，隨著電子工程領(lǐng)域的實(shí)際需要以及數(shù)字集成電路和微電子技術(shù)的發(fā)展，DDS技術(shù)日益顯露出它的優(yōu)越性。維持鎖定的直流控制電壓由鑒相器提供，因此鑒相器的兩個輸入信號間留有一定的相位差。Ud 中的噪聲和干擾成分被低通性質(zhì)的環(huán)路濾波器濾除，形成壓控振蕩器（VCO）的控制電壓Uc。 　　鎖相環(huán)由鑒相器、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器組成。 基本時鐘發(fā)生模塊基本時鐘發(fā)生模塊用到的是鎖相環(huán) (phaselocked loop) 簡稱pll模塊。圖38 時間轉(zhuǎn)換模塊 模塊接口 in : clk, clr, utc_time_1, utc_time_2, utc_time_3,valid_flag,offset_time。時間轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)框圖如下所示。 時間轉(zhuǎn)換模塊時間轉(zhuǎn)換模塊time_manage,將UTC時間轉(zhuǎn)換為北京時間并輸出。圖36 GPS數(shù)據(jù)處理模塊模塊接口： in :