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PPS信号

PPS（Pulse Per Second）是每秒一次的脉冲信号（1Hz），通常由高精度时钟源（如GPS接收机）产生，与UTC整秒时间严格对齐，用于提供精确的秒同步基准。

TOD信号

TOD（Time Of Day）是时间信息，通常以串行协议传输，提供完整的日期和时间（年月日时分秒）。PPS和TOD配合，一起提供高精度的秒对齐信号，和完整的时间信息。

PPS TOD与NMEA的关系

PPS和TOD提供了一种通用的高精度的时间信号传输方式，而卫星接收机广泛使用的NMEA标准，结合接收机提供的PPS，则是使用PPS TOD这种时间信号传输方式进行授时的一个具体案例。其实NMEA标准本身只是数据协议，不包含PPS的定义，只是包含了一些时间信息相关报文的定义，如RMC报文和ZDA报文。而卫星接收机通常会提供PPS输出，两者协同以实现高精度的时间同步。

NMEA

NMEA（National Marine Electronics Association，美国国家海洋电子协会）制定的 NMEA 0183 是当前全球最广泛使用的航海电子设备通信协议，主要用于GPS、北斗等卫星导航设备、船舶仪器（如测深仪、罗经）以及工业自动化设备的时间与位置数据传输。

NMEA标准的版本历史

目前国内已经访问不到官网了，所以笔者也无法获取到官方的NMEA标准。对于NMEA标准中的报文定义，可以参考具体接收机厂商的文档。

物理层

从网上的一些资料可知，NMEA标准对于物理层的规定主要包括：

• 接口类型：RS-232（单端）或 RS-422（差分，抗干扰更强）。
• 波特率：
  • 默认 4800 bps（经典GPS设备）。
  • 高速模式 38400 bps（现代多模GNSS接收机，如u-blox M8/M9）。
• 数据格式：ASCII 文本，8数据位、1停止位、无校验（8N1）。

RMC报文

以某接收机厂商的定义为例。

ZDA报文

以某接收机厂商的定义为例。

PPS和TOD的时序

对于卫星接收机的PPS和TOD的时序，在一些接收机厂商的文档中笔者并没有找到明确的定义。根据经验：

• PPS信号：脉宽在毫秒级别，以方便低精度的接收设备进行捕获和触发。
• TOD信号：在PPS信号上升沿之后发送，通常波特率配置在115200及以上（低波特率有可能造成接收机报文拥塞，延迟过长）。与PPS信号上升沿的时间间隔在毫秒级别，考虑到延迟，最好在PPS上升沿后500ms内发送完，以方便接收设备及时接收和识别对应的PPS信号。

总结

PPS信号是整秒对齐的秒脉冲信号，TOD信号是一种包含时间信息的数据信号，两者协同可以一起提供高精度的时间信息。卫星接收机广泛使用的NMEA标准，包含时间信息相关报文的定义，如RMC和ZDA，结合卫星接收机提供的PPS，可以进行高精度的授时，是使用PPS TOD传输时间信息的一个具体案例。