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1、第35卷第1期航空计算技术Vol135No112005年3月AeronauticalComputerTechniqueMar12005一种新型的嵌入式B时间码接口终端的设计1,2222范一强,曹剑中,杨小军,刘波(1.中国科学院研究生院,北京1000392.中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西西安710068)摘要:在分析了B码码型特点及其接口终端基本工作原理的基础上,提出了一种新型的嵌入式B时间码接口终端的设计方法。该终端是由少量外围解调电路,一片复杂可编程逻辑阵列芯片和一片C805F系列单片机芯片组成的。对设计中存在的难
2、点,如交流码的解调,同步脉冲信号的提取等部分,提出了较为新颖的解决方案。最后介绍了设计中使用的嵌入式芯片的性能特点。与传统的方法相比,该设计方案具有体积小,成本低,工作稳定等优点,完全能够替代传统的B码机箱的功能。关键词:IRIG-B码;CPLD;硬件描述语言;Verilog;VHDL中图分类号:TP316文献标识码:A文章编号:16712654X(2005)0120089204引言用B(DC)码对lKHz正弦波做幅度键控调制产生的,在靶场的许多设备中,其监控系统需要实时记录在远距离传输时常采用该种形式。各种数据,同时要打上正
3、确的时间标记。实现的方法是在监控系统中配置适当规模的B码时统终端,它接收时统主站输出的IRIG-B码,产生出适合计算机采集的时间信号。这样的终端设备,往往具备以下3种技术要求:1)能够对交流B码和直流B码进行处理,最终将时、分、秒、毫秒等时间信息以串行32位BCD码的形式送入计算机;2)能够准确提取出和主站同步的帧参考点;3)在无B码的情况下,通过键盘预置时间,最终仍将时、分、秒、毫秒信息及同步脉冲输入计图1算机和其它靶场设备。由于传统设备采用TTL数字对直流码B(DC)码而言,其码形规范采用如下定集成电路和普通单片机相结合的
4、方法,导致B码机箱义:体积较大和在复杂环境下易受干扰等缺点。本设计1)B码时帧周期是1s,共有10个字节,每个字节中,采用高速的单片机,超大规模可编程集成电路和10个码元,所以每秒100个码元。少量模拟解调电路相配合的方法,不仅大大减小了B2)码元有三种,分别为8ms,5ms,2ms脉冲宽度码终端设备的体积,而且增强了系统稳定性。的码元。每个字节起始的第一个码元被称为位置识别标志,脉宽8ms。同时,第一个字节的第二个码元也为8ms,被称为帧参考码元,其上升沿为帧参考点,一1IRIG-B码的介绍个时间格式帧从帧参考点开始。二进制
5、"1"和"0"的IRIG(interrangeinstrumentationgroup)码是美国脉宽分别为5ms和2ms。靶场司令委员会制定的一种时间标准,共有四种并行3)在B码时间格式中含有秒、分、时、天等信息,二进制时间码格式和六种串行二进制时间码格式,其其位置按顺序排列在前五个字节中间。后五个字节中最常用的是IRIG-B时间码格式,我们将其简称B主要是控制信息,在本文中不作介绍。码。B码有直流和交流两种形式,分别简称为B(DC)码(见下图1)和B(AC)码。其中交流码B(AC)码是收稿日期:2004212223作者简介:
6、范一强(1978-),男,吉林长春人,硕士研究生,主要研究方向为计算机控制技术和嵌入式系统的开发和设计。·90·航空计算技术第35卷第1期2B时间码接口终端的设计基本原理(12位),共32位并行时间码;另外,对外部晶振进行本设计的逻辑功能模块主要有四部分组成:B交分频,输出不同频率的脉冲信号。该部分由两个60进流(AC)码解调电路,B码同步脉冲提取,B时间码解制计数器,一个24进制计数器,3个10进制计数器,算,守时工作部分(整个设计原理框图如下图2)。一个编码器,一个译码器组成。3B码终端设计要点实现311B交流(AC)码解
7、调电路传统设备解调电路一般采取A/D设备采样,门限判别的方法。但是由于A/D设备采样的精度问题常常会影响解调精度,故此本设计采用模拟电路的方法来实现(解调电路原理图见下图3)。图2设计原理框图由于B码终端内部的芯片只能处理直流信号,因图3解调电器原理图此我们要对接收到的交流信号进行解调,使之能够变首先,由于B(AC)码在长距离的信道传播中的信为直流码。B(AC)交流码解调电路是后两个功能模号衰减,当我们接收到时已经其幅值很小,所以我们块的基础,它的解调出来的波形好坏直接影响到后两要将其适当放大。即要经过信号放大环节,采用变压个
8、功能模块解算和提取精度。器和一片低失调电压型运算放大器OP-07进行幅度B码同步脉冲提取又由三部分组成:同步脉冲信变换。号粗提取,同步脉冲信号精提取,同步脉冲信号分频。其次,鉴于B(AC)码在长距离的信道传播中的信其主要功能是输出与发送主站同步的各种频率的B号畸变,使其信号幅
