在介紹了GPS 同步時鐘基本原理和FPGA 特點的基礎上，提出了一種基于FPGA 的GPS
同步時鐘裝置的設計方案，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，給出了詳細設計過程和時序仿真結果。
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備的裝置，在電力、通訊等領域有著重要的應用。另外，根據(jù)不同的應用需要，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 同步時鐘應具備的主要功能和FPGA 特點的基礎上，本文提出了一種基
于FPGA 的GPS 同步時鐘裝置的設計方案，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。