在介紹了GPS 同步時鐘基本原理和FPGA 特點的基礎(chǔ)上，提出了一種基于FPGA 的GPS
同步時鐘裝置的設(shè)計方案，實現(xiàn)了高精度同步時間信號和同步脈沖的輸出，以及GPS 失步后秒脈沖的平滑切換，給出了詳細設(shè)計過程和時序仿真結(jié)果。
全球定位系統(tǒng)（GPS）是一種基于衛(wèi)星的全天候、被動式導航系統(tǒng)，由于其精度高、使
用經(jīng)濟簡單等特點，已經(jīng)成為目前應(yīng)用最為廣泛的一種定位和授時系統(tǒng)。GPS 同步時鐘就是一種利用GPS 提供的位置和時間等信息，經(jīng)過解碼，將標準的時間信號輸出給用戶設(shè)備的裝置，在電力、通訊等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。另外，根據(jù)不同的應(yīng)用需要，同步時鐘還可以提供時間和定位信息的顯示以及時、分、秒同步脈沖的輸出等功能。
現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）是一種大規(guī)模、高速、低功耗、可反復編程的集成電路芯
片，是目前中小型系統(tǒng)提高集成度和可靠性的最佳選擇之一。FPGA 的時鐘頻率可以達到幾百兆赫茲，再加上并行處理的特性，可以達到很高的處理速度，使其非常適合應(yīng)用于像同步時鐘之類對時間精度有較高要求的實時系統(tǒng)。此外，F(xiàn)PGA 集成度高，可以將系統(tǒng)中很多外圍接口芯片集成到片內(nèi)，減小了制板面積，有利于降低成本，減少功耗，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時，很多FPGA 芯片支持在系統(tǒng)編程，這給系統(tǒng)開發(fā)提供了很大的靈活性，并且使維護和升級更加方便。
在綜合分析GPS 同步時鐘應(yīng)具備的主要功能和FPGA 特點的基礎(chǔ)上，本文提出了一種基
于FPGA 的GPS 同步時鐘裝置的設(shè)計方案，實現(xiàn)了高精度時間信號和時、分、秒同步脈沖的輸出，時間信息的顯示，以及GPS 失步指示等功能。以FPGA 作為系統(tǒng)核心，取代目前應(yīng)用較多的以單片機為核心的控制和數(shù)據(jù)處理單元，在減小系統(tǒng)體積、降低開發(fā)和維護成本以及提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時，提高了數(shù)據(jù)的處理速度和同步精度，并實現(xiàn)了輸出秒脈沖在GPS失步時的平滑切換。