在電力等眾多對時間精度要求極高的領域，精準授時至關重要。今天，分享一個基于復旦微FMQL20S400M四核ARM Cortex-A7（PS端） + FPGA可編程邏輯資源（PL端）異構多核SoC處理器的B碼對時案例，開發(fā)環(huán)境如下：

Windows開發(fā)環(huán)境：Windows 7 64bit、Windows 10 64bit

PL端開發(fā)環(huán)境：Procise 2023.1

IAR：IAR Embedded Workbench ARM 8.11.2

硬件平臺：創(chuàng)龍科技TLFM20S-EVM評估板（基于FMQL20S400M國產平臺）

IRIG-B碼對時原理

IRIG-B(inter-range instrumentationgroup-B)碼是一種時間同步標準，通常用于精確的時間測量和數據同步，廣泛應用于電力、通信、航空等領域。

IRIG-B碼為每秒一幀的時間串碼，一幀串碼中包含100個碼元，頻率為1KHz，即每個碼元占用10ms時間。IRIG-B碼基本的碼元為"0"碼元、"1"碼元和"P"碼元，"0"碼元和"1"碼元對應的脈沖寬度為2ms和5ms，"P"碼元為位置碼元，對應的脈沖寬度為8ms，IRIG-B碼信息的基本碼元的示意圖如下所示。

圖 1

下圖為一幀的IRIG-B碼脈沖序列結構示意圖。連續(xù)兩個"P"碼元表示整秒的開始，第二個"P"碼元的脈沖前沿為“準時”參考點，定義其為"Pr"。每10個碼元有一個位置碼元，共有10個，定義其為P1，P2，…，P9，P0。IRIG-B 碼時間格式的時序為秒、分、時、天，所占信息位分別為：秒7位、分7位、時6位、天10位，其位置在P0 ~ P5之間。

通常，從"Pr"開始對碼元進行編號，分別定義為第0，1，2，…，99碼元，則“秒”信息位于第1、2、3、4、6、7、8碼元，“分”信息位于第10、11、12、13、15、16，17碼元，“時”信息位于第20、21、22、23、25、26碼元，“天”信息位于第30、31、32、33、35、36、37、38、40、41碼元。

圖 2

IRIG-B碼對時典型應用

IRIG-B碼對時可應用于繼電保護裝置、電力RTU、電力錄波器、通訊管理機、電能質量在線監(jiān)測等領域。創(chuàng)龍科技已基于TLFM20S-EVM評估板（基于FMQL20S400M）實現(xiàn)IRIG-B碼對時方案，降低了終端用戶的開發(fā)難度，縮減了研發(fā)時間，可快速進行產品方案評估與技術預研。

圖 3

基于FMQL20S400M的IRIG-B碼對時方案

本文主要介紹創(chuàng)龍科技TLFM20S-EVM評估板（基于FMQL20S400M）實現(xiàn)IRIG-B碼信號解析功能。

為了簡化描述，本文僅摘錄部分方案功能描述與測試結果。

案例說明

評估板通過RS485串口獲取衛(wèi)星時鐘同步裝置輸出的IRIG-B信號，并對IRIG-B信號進行解碼，將其轉化為時間信息，然后通過RS232串口以每間隔一秒發(fā)送一次的頻率將時間發(fā)送至上位機，并通過串口終端進行顯示。程序功能框圖如下所示。

圖 4

案例測試

將評估板的調試串口CON4(USB TO UART0)連接至PC機，將評估板的RS232串口連接至PC機，將衛(wèi)星時鐘同步裝置的ANT接口連接至GPS天線模塊，將衛(wèi)星時鐘同步裝置OUT2接口連接至評估板的RS485接口，硬件連接如下圖所示。

圖 5

將本案例的PL端.bin格式可執(zhí)行文件拷貝至"/lib/firmware/"目錄下，并將PL端可執(zhí)行文件重命名為system_wrapper.bin，然后執(zhí)行如下命令加載PL端可執(zhí)行文件。

Target#echo system_wrapper.bin > /sys/class/fpga_manager/fpga0/firmware

圖 6

上述命令執(zhí)行完成后，等待5-10s，即可觀察到RS232串口終端將打印時間數據信息。

備注：由于IRIG-B碼幀含100個碼元，每碼元10ms，其中60個碼元攜帶時間信息，總耗時600ms，因此解碼及串口傳輸時間信息時，誤差在1秒內屬正常范圍。

圖 7

到這里，演示步驟就全部結束了。若各位工程師想要查看更多關于復旦微FMQL20S400M 國產平臺的相關案例演示，歡迎通過公眾號（Tronlong創(chuàng)龍科技）查閱，快來親身體驗一下吧！

審核編輯 黃宇