时间同步对于系统集成一直都有至关重要的用途,随着PC机总线由传统的ISA总线和PCI总线升级到了高速的PCI-Express(PCI-E)总线,过去针对电力系统而设计的基于这两种总线的GPS同步时钟卡也需要进行升级,本文旨在开发基于全新PCI-E总线的GPS同步时钟卡,为电力自动化系统中的故障录波及事件记录等智能设备提供精确时间。基于本卡小批量数据传输和响应中断的特点,选用了南京沁恒公司(WCH)自主研发的CH367作为PCI-E总线接口芯片,利用该芯片制作PC机板卡的成本相对于其他方式而言可大大减少。为了解决高速PC机与低速单片机访问双口RAM速率不匹配的问题,本文创新性提出了奇偶页的数据交换思想。并首次使用了双机联合调试的办法来调试驱动程序,大大减少了驱动调试的时间,降低了驱动调试的难度。本文提出了一种用CH367芯片联合STC单片机、双口RAM、CPLD等芯片来设计GPS同步时钟卡的硬件设计方案,主要实现将IRIG-B格式时间码解码成200us精确时间刻度写入双口RAM,并通过中断或查询方式提供给PC机对时,还可接受被PC机同步对时,实现RS-232方式的绝对时标信息输出,秒、分、时三种空接点脉冲输出,并实现时间日期显示功能,预计同步授时精度优于15us。为使PC机应用程序能访问本卡,又设计了一种同步时钟从卡的驱动程序方案,并使用Windbg调试工具来对设计好的驱动程序进行了调试。为了测试硬件设计和驱动程序的正确性,用VC6.0开发了一款上位机测试软件。经过测试,成功用查询方式和中断方式经PCI-E总线读取了GPS同步时钟卡上双口RAM中的200us时间刻度,并为PC机完成授时,对时精度优于15us;并捕获到了同步时钟卡的RS-232方式输出的时标信息以及秒分时三种脉冲输出;时间日期显示电路正常工作。