[发明专利]一种基于GNSS接收机秒脉冲的时钟同步方法

说明书

本发明公开了一种基于GNSS接收机秒脉冲的时钟同步方法，将GNSS接收机秒脉冲1PPS信号输入到消除抖动和约束预处理电路，产生1PPS防抖信号，防止1秒内出现多个秒脉冲；对1PPS防抖信号利用第一计数器进行计数，结果为系统时钟信号实际频率值，将所述结果输入到定点除法器，通过公式运算得到第二计数器的累加步长；将系统时钟信号通过第二计数器分频产生采样工作时钟，其中，保持第二计数器的位数不变，通过改变所述第二计数器的累加步长delta的大小来改变采样工作时钟信号的频率；对所述采样工作时钟进行相位补偿，在每个1PPS防抖信号到来时，将采样工作时钟强制拉高，使采样工作时钟与1PPS防抖信号对齐；对所述采样工作时钟进行时延补偿。本发明很好解决了低频采样工作时钟的累积误差造成实时系统的计算结果与实际不同步的问题。

技术领域

本发明涉及微电子集成电路时钟同步领域，特别是涉及一种基于GNSS接收机秒脉冲的时钟同步方法。

背景技术

集成电路设计中的主工作采样时钟经由外部时钟晶振输入再经过FPGA内部PLL或MMCM等专用时钟管理模块倍频或分频产生，当需要的工作时钟频率在低于1MHz的情况下，这时FPGA内部的专用时钟管理资源则无法满足需求。在某些高精度低频时钟特定要求的应用中，一般的时钟分频电路不能提供高质量和无累积误差的高可靠性时钟。时钟抖动、漂移和时钟延迟的误差积累致使长航时高精度高可靠性要求的实时系统中引入的计算误差无法满足系统指标要求，本发明提供了一种基于GNSS接收机秒脉冲的时钟同步方法，以解决低频采样工作时钟的累积误差造成实时系统的计算结果与实际不同步的问题。

发明内容

为了克服上述现有时钟分频电路的不足，本发明提供了一种基于GNSS接收机秒脉冲的时钟同步方法，包括：

将GNSS接收机秒脉冲1PPS信号输入到消除抖动和约束预处理电路，产生1PPS防抖信号，防止1秒内出现多个秒脉冲；

对1PPS防抖信号利用第一计数器进行计数，结果为系统时钟信号实际频率值，将所述结果输入到定点除法器，通过公式运算得到第二计数器的累加步长；

将系统时钟信号通过第二计数器分频产生采样工作时钟，其中，保持第二计数器的位数不变，通过改变所述第二计数器的累加步长delta的大小来改变采样工作时钟信号的频率；

对所述采样工作时钟进行相位补偿，在每个1PPS防抖信号到来时，将采样工作时钟强制拉高，使采样工作时钟与1PPS防抖信号对齐；

对所述采样工作时钟进行时延补偿。

可选地，所述消除抖动和约束预处理电路利用采样工作时钟信号对所述1PPS秒脉冲信号进行连续采样，将每一次的采样结果送入到移位寄存器，如果连续采样结果都是1就认为真实信号就是1，反之则为0。

可选地，所述公式为：

delta＝2ⁿ*f_c/f_s，其中n为计数器的位数，f_c为采样工作时钟频率，f_s为系统时钟信号实际频率值。

可选地，所述定点除法器为64位字长，40位定点，即小数部分有40位，整数部分为24位，小数转换为二进制的方式为乘2取整法。

可选地，所述时延补偿方法包括如下步骤：

记录下1PPS至除法器完成计算，累加次数为n；

定义累加步长差值Δ＝delta(k)-delta(k-1)；

在除法器完成计算后，计算n·Δ，向第二计数器加上n·Δ。