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基于FPGA的IRIG-B编码器实现
来源:本站整理  作者:佚名  2010-03-18 10:32:51




    M12T输出的100 pps信号(以下称PPMl2)如图3所示,每个脉冲的上升沿时刻准确,周期10 ms,在pps的参考点,脉冲宽度为6~8 ms,其他时刻2~4 ms,脉冲宽度不是关注的重点。


    B码的每个码元恰好与上述100 pps信号对应。首先在FPGA中构建一个模100的码元计数器MMH和一个高电平脉冲宽度检测器,通过下面的方法和步骤可以恢复pps。
    (1)在PPMl2信号的上升沿复位宽度检测器,高电平计时,在下降沿停止并输出Tb;
    (2)在PPM12下降沿检查Tb,当6 ms<Tb<8 ms时,令MMH=1,否则执行下面的操作:
if MMH=99 then MMH=O
else MMH=MMH+1
    (3)在PPMl2信号的上升沿检查MMH,如果MMH=0,则当前脉冲的上升沿是参考点Pr,触发输出8 ms高电平脉冲作为pps信号,重复步骤(1)~(3),在PPM12信号上升沿检查MMH;如果MMH的个位为9或者MMH=0,则当前脉冲标记为索引脉冲,即输出8 ms高电平。
3.2 绝对时间获取
    通过在FPGA上构建一个UART与M12T互连。为了简化FPGA对M12T的配置和输出时间的获取,将UART分成两部分设计,即发送模块txmit和接收模块rcvr。发送模块用一个M4K设计一个512×8 FIFO,在系统复位后的若干个时钟,利用一个状态机将M12T的配置数据写入FIFO;然后通过txmit模块配置M12T,配置结束后,UART模块将M12T的时间码转发到外部RS 232接口,同时可以转发外部接口的配置数据到M12T。接收模块采用寄存器模式,只接收M12T发来的绝对时间信息,这样后面的编码模块可以直接使用这些时间信息。做法如下:设计一个接收计数器rx_ count,每接收一个字节计数器自加,并根据rx_count决定是否保存时间码。由于M12T每秒中发送一帧,故在检测到pps时复位该计数器。


    M12T在每个1 pps的上升沿过后送出当前时间,而FPGA通过UART接收到时间时,B码当前帧已经启动,据此形成的B码要等下一个pps参考点之后才可以发送,所以对接收的时间要进行预进位处理。
    本文在FPGA预处理部分设计了一个RTC计时链,在每个1 pps的上升沿.计时链向上进位,编码模块从RTC计时链取绝对时间。从UART接收到新的时间后,如果该时间与计时链的值有差异,则将通过计时链的同步置数接口修正计时链的值。同时计时链负责把M12T的二进制时间转换成压缩的BCD码,还要根据当前接收到的年月日,计算当天是全年中的第几天,即IRIG-B码中的Day字段,而且在预加1 S和转换时间格式时,要注意闰年和月大和月小对Day字段的影响。

4 IRIG-B编码模块实现
4.1 IRIG-B DC编码模块
    分析B码可以发现,秒的最低位出现在MMH=1处,分的最低位出现在MMH=10处,小时的最低位出现在MMH=20处,依次类推。按照图1,容易得出时间寄存器输出时刻和码元计数器MMH之间的关系。由于码元周期固定为10 ms,可以这样实现编码,定义一个模10的计数器MML和逻辑向量CMP(9 down to0)来表征一个码元在10 ms的状态。MML每ms加1,同时根据MML的值,选择CMP的一位更新输出状态,步骤如下:
    (1)构建模10计数器MML,以及一个1 ms定时器;
    (2)在PPM12信号的上升沿复位MML和1 ms定时器;
    (3)1 ms定时器溢出时,MML加1;
    (4)根据MML和CMP输出编码信号IRIG_B_OUT,即IRIG_B_OUT=CMP(MML);

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