基于ARM的GPS同步授時系統(tǒng)設(shè)計
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2 GPS同步授時系統(tǒng)硬件設(shè)計
GPS同步授時系統(tǒng)的硬件以STM32f103微控制器及其外圍部件為基礎(chǔ)，通過串口收發(fā)數(shù)據(jù)并控制GPS接收模塊，最終達到系統(tǒng)要求。
2．1 電源電路
電源電路是整個系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，電源的工作特性直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在電源的設(shè)計過程中著重考慮以下因素：1)輸入的電壓、電流；2)電源保護；3)輸出的電壓、電流和功率；4)電磁兼容和電磁干擾；5)體積限制等。由于STM32f103系列微處理器的高速、低消耗、低功耗等特性導(dǎo)致其噪聲容限低，對電源瞬態(tài)響應(yīng)性、可靠性、時鐘穩(wěn)定性等都提出了更高的要求。
授時系統(tǒng)的供電電源為計算機PCI插槽5 V供電，5 V電源通過AMS1117-3．3穩(wěn)壓芯片將電壓轉(zhuǎn)換成3．3 V，給微控制器、GPS模塊、串口通訊電路、復(fù)位電路和其他外圍芯片供電。3 V備份電池可以保存模塊當(dāng)前星歷。在模塊斷電兩小時內(nèi)重啟模塊稱為熱啟動，此時模塊內(nèi)已保存有星歷參數(shù)，所以無需下載星歷，可以快速得到UTC時間參數(shù)，首次獲得時間可以達到1 s以內(nèi)。電源電路如圖2所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/150194.htm
2．2 NEO-5Q GPS接收電路
微控制器STM32f103rbt6的串行口RXD、TXD分別和NEO-5Q的TXD1、RXD1連接，并采用TTL電平串口通訊。微控制器的RXD負(fù)責(zé)接收從TXD1發(fā)來的GPS信息。而TXD在上電復(fù)位時的任務(wù)是向GPS接收模塊發(fā)送初始化命令，使其按預(yù)定的格式和頻率輸出時鐘信息。在初始化成功后TXD將不再向外發(fā)送任何命令，而是改變傳輸對象，轉(zhuǎn)而通過MAX3232給上位機發(fā)送時間信息。由此可見，在不同的時間段單片機的TXD引腳要與不同的單元通訊，承擔(dān)著不同的任務(wù)。既要在上電復(fù)位時給GPS接收模塊發(fā)初始化命令，又要在初始化完畢后向上位機發(fā)送時間信息。當(dāng)GPS模塊被系統(tǒng)成功初始化后，將輸出GPS秒脈沖信號，在秒脈沖上升沿之后，串行口會輸出時間信息和相關(guān)的GPS狀態(tài)信息。因此，為了便于將國際標(biāo)準(zhǔn)時間轉(zhuǎn)化為北京時間，須使1PPS信號分為2路：一路作為微控制器的外部中斷源，提示微控制器準(zhǔn)備接收GPS接收模塊輸出的各種信息，以實現(xiàn)時間信息的同步處理，并監(jiān)測信號正常與否，另一路則直接作為同步信號。GPS信號接收電路如圖3所示。
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