基于fpga的irig―b（dc）快速解码器设计

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1、基于FPGA的IRIG―B（DC）快速解码器设计　　【摘要】在电厂设备中，需要为电子设备提供统一的时间信息，以便对设备信息进行时间校正。为了达到电子设备与时钟服务器时间信号的精确同步，提出了基于FPGA实现IRIG-B（DC）码快速解码器的设计方案。解码器接收IRIG-B（DC）码，完成对时间信息的解析并输出1pps信号和串口时钟报文信息。实验证明，采用FPGA设计IRIG-B（DC）解码器，具有精度高，性能稳定，体积小，成本低等优点，对于常规时钟同步设备的技术更新具有重要实践意义。　　【关键词】IRIG-B解码时钟同步系统FPGA　　【Abstract】Inpower

2、plantequipment，theneedforelectronicequipmenttoprovideaunifiedtimeinformation，sothattheequipmentinformationfortimecorrection.Inordertoachievetheprecisesynchronizationofthetimesignaloftheelectronicequipmentandtheclockserver，adesignschemeofIRIG-B（DC）codefastdecoderbasedonFPGAisproposed.Deco

3、derreceivesIRIG-B（DC）code，completetheanalysisoftimeinformationandoutput1PPSsignalandserialclockmessageinformation.ExperimentalresultsshowthattheFPGAdesignIRIG-B（DC）decoderhastheadvantagesofhighprecision，stableperformance，smallsizeandlowcost，whichhasimportantpracticalsignificanceforthe5te

4、chnicalupdateoftheconventionalclocksynchronizationdevice.　　【Keywords】IRIG-B；decodingclocksynchronizationsystem；FPGA　　1引言　　IRIG-B码（简称B码）是一种BCD串行时间码，每个码元宽度为10ms，为脉宽编码，一个时帧周期包括100个码元。码元的"准时"参考点是其脉冲前沿，时帧的参考标志由一个位置识别标志和相邻的参考码元组成，其宽度为8ms；每10个码元有一个位置识别标志：P1，P2，P3，…，P9，P0，它们均为8ms宽度；PR为帧参考点，如图1所示

5、；二进制“1”、“0”和时帧参考标志的脉宽为5ms、2ms和8ms，如图2所示。　　一个时间格式帧从帧参考标志开始。因此连续两个8ms宽脉冲表明秒的开始，如果从第二个8ms开始对码元进行编码，分别为第0，1，2，…，99个码元，把IRIG-B码的编码格式写为：　　SS：MM：HH：DDD：YY：，其中各字段的定义如下：　　（1）：时间同步标；志（位位置P0）；（2）SS：秒（位位置P1～P4秒个位、P6～P8秒十位，范围00～59，当闰秒出现时可能为60）；（3）MM：分（位位置P10～P13分个位、P15～P17分十位，范围，范围00～59）；（4）HH：时（位位置P

6、20～P23时个位、P25～P26时十位，范围00～23）；（5）DDD：日（位位置P30～P33日个位、P35～P38日十位、P40～P41日百位，范围00～366）；（6）YY：年（位位置P50～P53年个位、P55～P58年十位，范围00～99）；（7）：二进制控制位；（8）：一天中的秒数（SBS―straightbinarysecond-of-day）。5　　2B码解码模块　　IRIG-B（DC）码的解调有两大任务：一是解调1pps信号；二是解调B码携带的时间信息。B码解调原理图如图3所示。　　在图3中，脉宽识别模块的作用是在接受到B码不同宽度的码元时，在代表不

7、同脉宽信号的端口输出一个指示信号。其原理是在检测到B码上升沿时，启动计数，在B码的下降沿时对计数器值进行判断，然后在对应的端口输出一个高电平标志，此高电平标志在下个B码上升沿到来时变为低电平。标志信号识别如图4所示。　　由于B码经传输或干扰后可能发生波形畸变，因此在判别码元宽度时应考虑冗余设计。因此，本设计采用一个10kHz时钟对B码进行检测，若计数得到的码元宽度为75～85，该码元为8ms脉宽；若计数得到的码元宽度为45～55，该码元为5ms脉宽；若计数得到的码元宽度为15～25，该码元为2ms脉宽。起始位识别模块由8ms标志计数器和一