1概述

GPS（GlobalPositioningSystem）全球定位系統(tǒng)是利用美國的24顆GPS地址衛(wèi)星所發(fā)射的信號而建立的導(dǎo)航、定位、授時的系統(tǒng)。美國政府已承諾，在今后相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，GPS系統(tǒng)將向全世界免費開放。目前，GPS系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用在導(dǎo)航、大地測量、精確授時、車輛定位及防盜等領(lǐng)域。因此，開展對GPS系統(tǒng)的研究和應(yīng)用，將極大地提高生產(chǎn)力，并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)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(shù)，設(shè)計適合于需要精確授時的高精度時鐘系統(tǒng)。

GSU-16是日本光電（KODEN）公司生產(chǎn)的并行11通道GPSOEM接收板，由于采用了先進(jìn)半導(dǎo)體設(shè)計手段，它具有尺寸小、功耗低、性能穩(wěn)定、性價比高等優(yōu)良特性。利用它，可以方便、快速地開發(fā)出各種GPS應(yīng)用系統(tǒng)。其主要性能指標(biāo)如下：

接收通道——11通道并行接收，可同時跟蹤11顆衛(wèi)星；

授時精度——小于400ns，無累計誤差；

數(shù)據(jù)更新時間——1s；

1內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳

串行時鐘芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(tài)RAM、實時時鐘、計數(shù)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(diào)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(tǒng)電源連接，芯片測到該口為低時，自動進(jìn)入低功耗狀態(tài)；SCK為時鐘口，SIN為數(shù)據(jù)輸入口，SOUT為數(shù)據(jù)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(xiàn)。

同步模塊是每個系統(tǒng)的心臟，它為系統(tǒng)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(shè)計和實現(xiàn)給予特別關(guān)注。本文對影響系統(tǒng)設(shè)計的時鐘特性進(jìn)行了考察，并對信號惡化的原因進(jìn)行了評估。本文還分析了同步惡化的影響，并對標(biāo)準(zhǔn)化組織為確保傳輸質(zhì)量和各種傳輸設(shè)備的互操作性而制定的標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行了探討。

摘要：

網(wǎng)絡(luò)同步和時鐘產(chǎn)生是高速傳輸系統(tǒng)設(shè)計的重要方面。為了通過降低發(fā)射和接收錯誤來提高網(wǎng)絡(luò)效率，必須使系統(tǒng)的各個階段都要使用的時鐘的質(zhì)量保持特定的等級。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)定義同步網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)及其在標(biāo)準(zhǔn)接口上的預(yù)期性能，以保證傳輸質(zhì)量和傳輸設(shè)備的無縫集成。有大量的同步問題，系統(tǒng)設(shè)計人員在建立系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)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(tǒng)中時鐘惡化的原因和影響，并分析了標(biāo)準(zhǔn)要求，提出了各種實現(xiàn)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(xiàn)的短暫偏離”。在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，抖動被定義為數(shù)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(shù)倍位置出現(xiàn)，但實際上會有所不同。這種脈沖位置調(diào)制被認(rèn)為是一種抖動。這也被稱為數(shù)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(xué)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)

1.學(xué)習(xí)并把握對議論文的語言的要求：準(zhǔn)確、嚴(yán)密、生動。所謂準(zhǔn)確，就是用詞恰當(dāng)，要合乎實際、合乎語法、合乎邏輯；所謂嚴(yán)密，即用詞語要周到，簡潔明快，準(zhǔn)確地表達(dá)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(fā)出的嚴(yán)密的邏輯思維的論述方法。

3.學(xué)習(xí)分析作者怎么樣從故事中提出問題，逐步推論，進(jìn)而最后得出結(jié)論的寫作特色。

教學(xué)建議

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

關(guān)鍵詞：GPSGPSOEM串口通信

1概述

GPS（GlobalPositioningSystem）全球定位系統(tǒng)是利用美國的24顆GPS地址衛(wèi)星所發(fā)射的信號而建立的導(dǎo)航、定位、授時的系統(tǒng)。美國政府已承諾，在今后相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，GPS系統(tǒng)將向全世界免費開放。目前，GPS系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用在導(dǎo)航、大地測量、精確授時、車輛定位及防盜等領(lǐng)域。因此，開展對GPS系統(tǒng)的研究和應(yīng)用，將極大地提高生產(chǎn)力，并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)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(shù)，設(shè)計適合于需要精確授時的高精度時鐘系統(tǒng)。

GSU-16是日本光電（KODEN）公司生產(chǎn)的并行11通道GPSOEM接收板，由于采用了先進(jìn)半導(dǎo)體設(shè)計手段，它具有尺寸小、功耗低、性能穩(wěn)定、性價比高等優(yōu)良特性。利用它，可以方便、快速地開發(fā)出各種GPS應(yīng)用系統(tǒng)。其主要性能指標(biāo)如下：

接收通道——11通道并行接收，可同時跟蹤11顆衛(wèi)星；

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

關(guān)鍵詞:光纖通道;IRIG－B碼;時鐘同步;數(shù)據(jù)總線

隨著航電系統(tǒng)的發(fā)展，對光纖通道［1－7］(FibreChannel，F(xiàn)C)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(wǎng)絡(luò)首選。為了進(jìn)一步滿足航空電子網(wǎng)絡(luò)時間敏感性的要求，基于時間觸發(fā)的光纖通道網(wǎng)絡(luò)(Time－TriggeredFibreChannel，TTFC)被提出，在TTFC網(wǎng)絡(luò)中，所有的節(jié)點都按照統(tǒng)一的時統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度。因此，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的同步至關(guān)重要。時鐘同步網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)共享物理總線，這種方式會導(dǎo)致在同一時刻只能傳輸數(shù)據(jù)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(jìn)型IRIG-B碼(InterRangeInstrumentationGroup-B，IRIG-B)的TTFC網(wǎng)絡(luò)時鐘同步系統(tǒng)設(shè)計，完成光纖通道網(wǎng)絡(luò)中時鐘同步的系統(tǒng)的搭建，來解決由解決FC網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點之間時鐘同步，滿足航電系統(tǒng)的需求。

1網(wǎng)絡(luò)時鐘同步系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

TTFC網(wǎng)絡(luò)［8－9］拓?fù)淙鐖D1所示，主要設(shè)備為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通過交換設(shè)備進(jìn)行互連。在傳統(tǒng)的TTFC網(wǎng)絡(luò)中，每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通過光纖線接入到TTFC網(wǎng)絡(luò)中。通常情況下，光纖中要傳輸時鐘信號，同時也要傳輸數(shù)據(jù)信號。時鐘信號和數(shù)據(jù)信號通過復(fù)用的方式進(jìn)行傳輸。圖1TTFC網(wǎng)絡(luò)模型為了解決時鐘傳輸［10］和數(shù)據(jù)傳輸時的沖突問題，本設(shè)計在TTFC網(wǎng)絡(luò)模型的基礎(chǔ)上，將時鐘網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了切分。即時鐘網(wǎng)絡(luò)只傳輸時鐘數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)只傳輸TTFC數(shù)據(jù)。新的網(wǎng)絡(luò)模型如圖2所示圖2中每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點都通過2路總線接入到TTFC網(wǎng)絡(luò)中，分別是時鐘線和數(shù)據(jù)線。下面進(jìn)一步描述時鐘網(wǎng)絡(luò)的組成。在設(shè)計中，時鐘同步協(xié)議采用的是改進(jìn)型IRIG－B碼協(xié)議。IRIG－B碼是時間系統(tǒng)中的一種常用串行傳輸方式，具有傳輸距離遠(yuǎn)、接口標(biāo)準(zhǔn)化和國際通用的特點，但I(xiàn)RIG－B應(yīng)用于TTFC網(wǎng)絡(luò)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(xié)議的碼元脈寬和編碼定義進(jìn)行改進(jìn)，可解決以上問題。傳統(tǒng)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(jìn)型的B碼信號將同步周期和碼元脈寬調(diào)整為傳統(tǒng)B碼的1‰，即改進(jìn)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(diào)整為10μs。此外，為了滿足TTFC時鐘同步的需求，改進(jìn)型B碼在碼元的定義上做出了調(diào)整，增加了32位的整合周期序號。改進(jìn)型B碼序列的定義如表1。改進(jìn)型B碼組成的時鐘網(wǎng)絡(luò)如圖3所示，包括B碼服務(wù)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(wù)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(wù)器，即B碼的發(fā)生器。設(shè)計了基于FPGA實現(xiàn)B碼產(chǎn)生的方式。基于FPGA產(chǎn)生B碼的原理如圖4所示，包括4個模塊，分別是時間碼產(chǎn)生模塊、B格式碼產(chǎn)生模塊、并串轉(zhuǎn)換模塊和脈寬發(fā)生模塊。流程如下:(1)根據(jù)B格式碼的特點，時間碼產(chǎn)生模塊產(chǎn)生時間信息，然后將碼元以表1的格式發(fā)送給B格式碼產(chǎn)生模塊。(2)B格式碼產(chǎn)生模塊根據(jù)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(zhuǎn)換模塊。(3)并串轉(zhuǎn)換模塊把100位并行B格式碼轉(zhuǎn)換成串行的B碼，送入輸脈寬發(fā)生模塊中。(4)脈寬發(fā)生模塊售前根據(jù)不同的串行碼產(chǎn)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(yù)設(shè)的延遲參數(shù)，將B碼信號進(jìn)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(jìn)制“0”、“1”和標(biāo)志位的，因此其關(guān)鍵點在于碼元時寬的正確識別。設(shè)計的B碼解調(diào)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(jìn)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(jié)構(gòu)及其利用DS1305設(shè)計的電源開關(guān)電路，可使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)平時處于關(guān)閉狀態(tài)。定時開啟時系統(tǒng)上電，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；一次工作結(jié)束時關(guān)閉開關(guān)，系統(tǒng)斷電。

關(guān)鍵詞：DS1305低功耗數(shù)據(jù)采集

引言

對于許多便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，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(shù)小時進(jìn)行一個采集，這樣系統(tǒng)大部分時間處空閑狀態(tài)。雖然現(xiàn)在低功耗單片機的睡眠狀態(tài)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(tǒng)長時間工作時不得不考慮功耗的問題。

為進(jìn)一步節(jié)省功耗，我們在研制一數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時，利用實時時鐘芯片DS1305設(shè)計一電源開關(guān)電路。利用該開關(guān)電路，可使系統(tǒng)在空頭時處于關(guān)閉狀態(tài)，每當(dāng)采集時間到，由報警信號開啟單片機系統(tǒng)以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，在數(shù)據(jù)采集結(jié)束時，單片機關(guān)閉開關(guān)電路，系統(tǒng)斷電。這樣系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)，一直到下一次開關(guān)電路報警。

1DS1305簡介

【自讀導(dǎo)言】

1.學(xué)習(xí)課文從有趣的故事引出嚴(yán)密的邏輯思維問題的方法，培養(yǎng)從不同的角度分析問題的能力。

2.把握文章的論點和論據(jù)，體會文章一步步推論，最后得出結(jié)論的方法。

3.學(xué)習(xí)編寫提綱和摘錄要點等寫讀書筆記的方法。

4.學(xué)習(xí)準(zhǔn)確、嚴(yán)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(jù)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(jié)論，即形成這樣一個模式：提出問題（論點）—分析問題（用論據(jù)論證）—解決問題（結(jié)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(jié)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(jié)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(wù)的。議論文的語言講究抽象性、概括性和嚴(yán)密性，表達(dá)要求準(zhǔn)確、嚴(yán)密、鮮明。）

摘要：隨著芯片集成度的提高，對一些功能復(fù)雜的系統(tǒng)芯片功耗的管理，已經(jīng)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(tài)管理時鐘的策略，達(dá)到降低整個SoC芯片功耗的目的；同時，分析動態(tài)管理時鐘方案中可能會出現(xiàn)的一些問題，并給出解決方案。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)芯片毛刺AMBA總線時滯

引言

隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展和對消費類電子產(chǎn)品——特別是便攜式（移動）面向客戶的電子產(chǎn)品的需求，推動了SoC（SystemonChip）的飛速發(fā)展，也給人們提出了許多新的課題[1]。對于電池驅(qū)動的SoC芯片，已不能再只考慮它優(yōu)化空間的兩個方面——速度（performance）和面積（cost），而必須要注意它已經(jīng)表現(xiàn)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(chǎn)品的運行時間。

圖1

SoC中CMOS電路功耗有：一是靜態(tài)功耗，主要是由靜電流、漏電流等因素造成的；二是動態(tài)功耗，主要是由電路中信號變換時造成的瞬態(tài)開路電流（crowbarcurrent）和負(fù)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(tài)功耗是降低整個SoC芯片功耗的關(guān)鍵。本文后面所提到的功耗就是指SoC芯片中的動態(tài)功耗。

摘要：介紹了SPI通信協(xié)議，給出了將TI公司生產(chǎn)的TMS320C5402DSP用于SPI協(xié)議通信的串口配置方法和接口電路設(shè)計，同時給出了串口McBSP的配置程序。

關(guān)鍵詞：多通道緩沖串行口McBSPTMS320C5402μPD780308SPIDSP

1引言

隨著信息技術(shù)革命的深入和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，DSP技術(shù)也正以極快的速度被應(yīng)用到科技和國民經(jīng)濟(jì)的各信領(lǐng)域。在很多工程開發(fā)設(shè)計中，由于要求實現(xiàn)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(xiàn)這些通信，已成為廣大DSP應(yīng)用者首先要解決的一個問題。

本文根據(jù)筆者在工程應(yīng)用和調(diào)試方面用TI的DSPTMS320C5402與NEC的μPD780308單片機進(jìn)行通信的經(jīng)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(xiàn)DSP與其它單片處理器之間的通信設(shè)計方法同時給出了實現(xiàn)方法的部分程序代碼。

2多通道緩沖串行口McBSP