龚鑫

【摘 要】近年来，GPS在国内外得到广泛的应用，并在各个领域发挥了极大的作用，已成为信息时代不可缺少的一部分。出于电路面积、占用空间以及电路稳定性和可靠性等因素的考虑，本设计选择现场可编程门阵列（FPGA）来实现GPS信号的接收、提取以及存储、转发。

【关键词】GPS；FPGA；FIFO；串口

0.引言

全球定位系统（Global Positioning System简称GPS）是美国第二代卫星导航系统。它是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的，GPS能提供全天候、连续、实时高精度导航参数，可实现三维定位，并可提供精确的时间信息。因此，众多用户期望按照自己的使用环境和性能要求来设计和使用个性化的GPS定位接收机。

1.GPS时统系统组成、原理

1.1 GPS时统系统基本组成

GPS时统同步系统由授时型GPS模块、FPGA、1PPS信号输出电路、时间及定位信息输出电路组成，其原理框图如图1所示。GPS模块是系统的核心模块，其精度、可靠性等性能决定系统的性能。

图1 GPS时统系统基本组成

1.2 GPS时统系统工作原理

GPS模块的信号输出到FPGA，FPGA从码流中提取时间信息。以GPS模块输出的lpps秒信号为基准，得到标准时间和钟面，用FPGA做一个串行口再将标准时间和钟面送给待授时设备。在正常工作情况下（能正常接收GPS信号），FPGA传送给外部的串行口数据为GPS提供的信息，也就是标准时间。在非正常工作情况下（不能正常接收GPS信号），FPGA送给外部的数据，为根据标频频率信号经过综合后，自己产生的时间信息。回到正常状态时，FPGA输出立即转为标准时间。

1.3 GPS模块的工作原理和通讯协议

1.3.1 GPS模块的工作原理