这是关于精密时钟 Mk IV 开发的页面，包含其规格、架构、接口等多方面内容：

• 规格：毫秒级精度，高帧率拍摄时无闪烁且亮度自动调节，自动根据 GPS 坐标确定时区和偏移，断电时保持时间（石英晶体和电池），易天线升级（SMA 连接器），易维修（背面表面贴装零件），精度反映准确性，多种显示模式，易固件更新等。
• 架构：使用两个处理器和六个缓冲芯片，将显示分为四个 5x8 的矩阵，通过 DMA 驱动矩阵以实现零开销显示更新，缓冲芯片解决亮度问题，通过调整 LDO 和微控制器的 DAC 输出控制亮度，四芯线跨越铰链实现多种功能。
• 接口：希望像之前版本一样无需配置接口，自动获取时间，但多种显示模式需要添加配置文件或 USB 串口设备，用户可通过配置文件或串口命令更改时钟行为。
• 双缓冲显示：之前的时钟在秒开始时获取 PPS 中断计算显示内容，在添加多种功能后变得复杂，Mark IV 时钟将代码改为 C 语言，采用双缓冲机制，避免显示抖动，同时考虑到模式切换和按钮操作的情况。
• GPS 校时：PPS 信号不保证每秒出现，Mark IV 时钟不再对主振荡器进行校时，而是使用温度补偿振荡器作为外部振荡器，同时配备纽扣电池和音叉振荡器，以在断电时保持近似时间，并在恢复供电时快速同步到 GPS 时间。
• 振荡器问题：PCB 上的 PLL 安排复杂，将 10MHz 主振荡器通过特定方式跳转到 48MHz 以运行 USB 硬件，但在设置显示频率为 30kHz 时导致 USB 断开，原因是显示信号靠近 32.768kHz 石英晶体，改变信号路由后解决问题。
• 中断向量热插拔：通过将中断向量移到 RAM 并动态交换函数指针来优化中断处理，以降低中断处理的延迟和复杂性，这需要对链接器脚本有深入理解。
• 链式加载引导加载程序：更新时钟固件容易是重要目标，设计了类似 UF2 的更新机制，通过 USB 端口呈现小容量存储设备，可复制粘贴文件进行更新，同时考虑到更新过程中的各种情况，如备份、恢复等，以确保更新过程的可靠性。
• 自动时区：根据 GPS 坐标自动设置时区是最受请求的功能，但实现过程复杂，需要保存世界地图数据、时区数据库等，通过一系列算法和预处理步骤，最终实现从 GPS 数据中准确确定本地时间。
• 中断优先级：处理多个中断任务时，需要合理设置中断优先级，以确保时钟显示的稳定性和实时性，同时要注意 HAL 函数在不同优先级下的行为，避免出现问题。
• 显示设计：考虑多种显示方案，最终选择将显示分为四个矩阵，通过 DMA 控制，电压控制 LED 亮度，使用缓冲芯片解决亮度问题，经过原型测试和优化，确定了最终的显示设计。
• 亮度细节：通过调整 LDO 的反馈电压来控制亮度，应用非线性格式，同时考虑处理器复位时的亮度情况，设置适当的滤波以避免亮度变化过快。
• 冒号控制：冒号用于指示 GPS 信号和动态精度，可配置为平滑动画，通过 PWM 控制亮度，与主显示的电压控制相结合，实现不同的冒号显示效果。
• 铰链开发：早期时钟 PCB 过长，开发了铰接式铰链，以增加功能和便于携带，经过多次原型测试，确定了铰链的电气连接和机械结构，同时解决了不同供应商数字引脚位置不一致的问题。
• 双层挑战：虽现在多层 PCB 成本差异不显著，但仍坚持两层设计，注重电路布局的美观和信号完整性，通过 KiCad 进行设计，考虑各种电路元件的布局和连接，同时解决接口按钮数量和 GPS 模块阻抗等问题。
• 塑料零件：最初使用激光切割亚克力，后因胶水粘合问题转向 3D 打印，设计了带有卡扣的 3D 打印零件，以确保时钟的紧密结合和稳定性。
• 徽标：在日期侧 PCB 上设计徽标，考虑正反两面的显示效果，通过 inkscape 和 svg2mod 工具将 SVG 转换为 KiCad 可用的多边形，经过多次修改和测试，确定了最终的徽标设计。
• 倒计时模式：倒计时模式看似简单，但由于时钟的精度和动态精度，需要准确处理时间显示和截断问题，以确保在不同情况下都能正确显示倒计时。
• 闰秒：官方规定数字时钟在闰秒时应显示 60，但 GPS 模块在闰秒时行为不一致，目前的做法是提前准备闰秒列表，在闰秒期间忽略 GPS 模块，未来若有闰分情况，将面临新的挑战。
• 高速测试：使用高速相机测试时钟显示，从 1000FPS 开始，逐渐提高到 25000FPS，确认时钟与 PPS 信号的对齐和显示精度，同时还测试了矩阵更新速度和不同频率下的效果。
• 旅行测试：将时钟带到荷兰和希腊进行测试，证明自动时区检测在不同环境下的工作情况，包括在火车和飞机上，以及在海上无手机信号的环境中。
• 生产批次：全球芯片短缺导致生产困难，最终通过捐赠的贴片机生产 100 块时钟 PCB，但在零件采购和生产过程中遇到诸多问题，如 reel 混乱、 solder paste 过期、假货 GPS 模块等。
• 结论：开发时钟花费多年，撰写项目页面仅需几天，动态精度是其重要特点，展示了时钟在不同活动中的应用，未来可能推出微秒级精度的版本，源代码和 PCB 文件将在 github 上发布。