CN102323741A - 一种车载设备用秒脉冲信号生成装置 - Google Patents

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严发宝
陈伟
陈先玉
苏艳蕊
陈琴
张文娟
仲丽萍
官琴
黄锐
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Abstract

本发明提供了一种车载设备用秒脉冲信号生成装置，包括硬件部分和控制软件，硬件部分的恒温晶振、外部误差信号接口、被校准设备、传输总线接口分别与秒脉冲信号产生模块连接；硬件部分以秒脉冲信号产生模块为核心，恒温晶振给秒脉冲信号产生模块提供信号源，外部误差信号接口对秒脉冲信号产生模块提供误差校准信号，通过秒脉冲信号产生模块产生的秒脉冲信号通过传输总线接口送给被校准设备进行秒脉冲的校准；控制软件设置在秒脉冲信号产生模块的FPGA模块中，用于秒脉冲信号的合成、误差数据获取、秒脉冲信号传递延迟计算以及接口的转换控制。本发明能给被校准设备提供性价比较高的秒脉冲信号，具有结构简单、成本低、性能稳定等优点。

Description

一种车载设备用秒脉冲信号生成装置
技术领域
本发明属于校时装置技术领域，具体涉及一种车载设备用秒脉冲信号生成装置。
背景技术
目前很多设备用的秒脉冲信号都是由GPS接收机产生的，该秒脉冲信号存在随机误差与传输误差，直接使用成本高，信号处理复杂。特别是在秒脉冲信号精度要求不高的情况下，造成设计资源浪费，而且还需要进行多种接口转换，使用麻烦。为了克服上述缺点，特设计一种车载设备用秒脉冲信号生成装置。
中国专利文献库公布了一种名称为《一种基于GPS秒脉冲的时钟源装置及其控制方法》（专利申请号201010261347.3）的发明专利申请，该专利申请公开了一种基于GPS秒脉冲的时钟源装置及控制方法，利用闭环负反馈控制原理，将压控晶振的输出频率控制在其标称频率上，供测量***多台设备同步使用。实验结果表明，压控晶振受闭环控制之后,其累计误差能控制在几个脉冲之内。该专利申请误差较大，实现麻烦，而且利用GPS成本较高。
发明内容
为了解决现有技术产生校准秒脉冲信号需要进行接口转换，多次修正，反复滤波，使用麻烦等不足，减低设计成本，使得校准秒脉冲使用起来简单易用，本发明提供一种车载设备用秒脉冲信号生成装置。
本发明的车载设备用秒脉冲信号生成装置，包括硬件部分和控制软件，硬件部分含有秒脉冲信号产生模块、恒温晶振、外部误差信号接口、被校准设备、传输总线接口、电源；恒温晶振、外部误差信号接口、被校准设备、传输总线接口分别与秒脉冲信号产生模块连接；硬件部分以秒脉冲信号产生模块为核心，电源给整个***供电，恒温晶振给秒脉冲信号产生模块提供信号源，外部误差信号接口对秒脉冲信号产生模块提供误差校准信号，通过秒脉冲信号产生模块产生的秒脉冲信号通过传输总线接口送给被校准设备进行秒脉冲的校准；控制软件设置在秒脉冲信号产生模块的FPGA模块中，用于秒脉冲信号的合成、误差数据获取、秒脉冲信号传递延迟计算以及接口的转换控制。
本发明中的恒温晶振输出信号频率为10MHz。
本发明中的秒脉冲信号产生模块中的FPGA采用CPLD替代。
本发明的车载设备用秒脉冲信号生成装置利用秒脉冲信号产生模块把恒温晶振输入的信号进行合成，产生1PPs的秒脉冲信号，然后利用外部误差接口把外部的基准秒脉冲信号进行1s的误差验证，从而进行校准，经过校准后的秒脉冲信号可以送给被校准设备。
本发明的车载设备用秒脉冲信号生成装置的秒脉冲信号产生模块利用FPGA或者CPLD，传输总线接口为ISA或者PCI接口。
本发明中的外部误差信号接口是RS232总线接口。
本发明中的车载设备为X86计算机、DSP、ARM、PowerPC。
本发明中的外部误差信号接口需要利用RS232物理芯片组合成RS232总线。
本发明中的传输总线的ISA直接与被校准设备连接，PCI接口需要使用转接口芯片与被校准设备连接。
本发明的车载设备用秒脉冲信号生成装置可靠性高、精度高、成本低、接口灵活性强。
附图说明
图1为本发明的车载设备用秒脉冲信号生成装置硬件结构示意框图。
图2为本发明的车载设备用秒脉冲信号生成装置软件流程图。
图中，1.秒脉冲信号产生模块    2.恒温晶振     3.外部误差信号接口     4.被校准设备     5.传输总线接口     6.电源。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明的车载设备用秒脉冲信号生成装置硬件结构示意框图。如图1所示，本发明的车载设备用秒脉冲信号生成装置，包括硬件部分和控制软件，硬件部分含有秒脉冲信号产生模块1、恒温晶振2、外部误差信号接口3、被校准设备4、传输总线接口5、电源6；恒温晶振2、外部误差信号接口3、被校准设备4、传输总线接口5分别与秒脉冲信号产生模块1连接；硬件部分以秒脉冲信号产生模块1为核心，电源6给整个***供电，恒温晶振2给秒脉冲信号产生模块1提供信号源，外部误差信号接口3对秒脉冲信号产生模块1提供误差校准信号，通过秒脉冲信号产生模块1产生的秒脉冲信号通过传输总线接口5送给被校准设备4进行秒脉冲的校准；控制软件设置在秒脉冲信号产生模块1的FPGA模块中，用于秒脉冲信号的合成、误差数据获取、秒脉冲信号传递延迟计算以及接口的转换控制。
所述的恒温晶振2输出信号频率为10MHz。
所述秒脉冲信号产生模块1中的FPGA采用CPLD替代本发明的秒脉冲信号产生模块1主要采用CPLD或者FPGA，全局时钟采用恒温晶振2输入的信号。
本发明的外部误差信号接口3是RS232总线接口。
本发明的被校准设备4可以是各种类型的X86管理计算机、DSP、ARM、PowerPC。
本发明的电源6输出为3.3V。
本发明的外部误差信号接口3需要利用RS232物理芯片组合成RS232总线。
本发明的传输总线接口5的ISA可以直接与被校准设备连接，PCI接口需要使用转接口芯片与被校准设备连接。
图2为本发明的车载设备用秒脉冲信号生成装置软件流程图。如图2所示，本发明的车载设备用秒脉冲信号生成装置上电开始运行，秒脉冲信号产生模块1接收恒温晶振2信号，然后进行计数，通过10000000次计数后，可以得到秒脉冲1PPs信号，通过与外部误差信号接口3输入的信号进行相位和时差对比，找出差值，进行修正后，即可送给被校准设备进行校准。
本发明的车载设备用秒脉冲信号生成装置软件设计时，在秒脉冲信号产生模块1产生的秒脉冲信号与外部误差信号接口3输入的信号进行相位和时差对比时，具体流程如下：
在信号长度方面，设外部误差信号接口3输入的信号长度为                                                
Figure 588713DEST_PATH_IMAGE001
，秒脉冲信号产生模块1产生的秒脉冲信号长度为
Figure 830950DEST_PATH_IMAGE002
，长度误差为，可得
                                           
Figure 207016DEST_PATH_IMAGE004
                                                         （1）
由式1可得
                                          
Figure 878169DEST_PATH_IMAGE005
                                                        （2）
从而可得
Figure 927028DEST_PATH_IMAGE006
为校正值，该值可以作为校准信号输出，该长度信号可以在计数时通过加减秒冲获取；
在信号长度方面，设外部误差信号接口3输入的信号相位为
Figure 810146DEST_PATH_IMAGE007
，秒脉冲信号产生模块1产生的秒脉冲信号相位为
Figure 653468DEST_PATH_IMAGE008
，相位误差为，可以得到
                                         
Figure 149619DEST_PATH_IMAGE010
                                                       （3）
由式3可得
                                                                                             （4）
从式4可知
Figure 111855DEST_PATH_IMAGE012
即为校正后的相位，该相位信号可以通过移相得到。
本发明的车载设备用秒脉冲信号生成装置中的秒脉冲信号长度误差
Figure 570650DEST_PATH_IMAGE003
与相位误差
Figure 633415DEST_PATH_IMAGE009
可以多次获取并长期保存，然后获取平均值进行校正秒脉冲信号产生模块1产生的秒脉冲信号，通过校正后，可以去掉外部误差信号接口3，使用时直接调用已经保存的误差值。

Claims (3)

1.一种车载设备用秒脉冲信号生成装置，其特征在于：所述的装置包括硬件部分和控制软件，硬件部分含有秒脉冲信号产生模块（1）、恒温晶振（2）、外部误差信号接口（3）、被校准设备（4）、传输总线接口（5）、电源（6）；恒温晶振（2）、外部误差信号接口（3）、被校准设备（4）、传输总线接口（5）分别与秒脉冲信号产生模块（1）连接；硬件部分以秒脉冲信号产生模块（1）为核心，电源（6）给整个***供电，恒温晶振（2）给秒脉冲信号产生模块（1）提供信号源，外部误差信号接口（3）对秒脉冲信号产生模块（1）提供误差校准信号，通过秒脉冲信号产生模块（1）产生的秒脉冲信号通过传输总线接口（5）送给被校准设备（4）进行秒脉冲的校准；控制软件设置在秒脉冲信号产生模块（1）的FPGA模块中，用于秒脉冲信号的合成、误差数据获取、秒脉冲信号传递延迟计算以及接口的转换控制。
2.根据权利要求1所述的车载设备用秒脉冲信号生成装置，其特征在于：所述的恒温晶振（2）输出信号频率为10MHz。
3.根据权利要求1所述的车载设备用秒脉冲信号生成装置，其特征在于：所述秒脉冲信号产生模块（1）中的FPGA采用CPLD替代。
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