基于FPGA的IRIG-B(DC)碼解碼

摘要：在分析了IRIG-B(DC)碼碼型特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了一種IRIG-B(DC)時(shí)間碼解碼的設(shè)計(jì)方法。該方法由少量外圍電路與一片現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)芯片組成，來實(shí)現(xiàn)對(duì)IRG-B(DC)碼的解碼、1 PPS信號(hào)輸出、實(shí)時(shí)時(shí)間顯示以及串行異步通信。與傳統(tǒng)的方法相比，該設(shè)計(jì)方案具有體積小、成本低、工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，完全能夠替代傳統(tǒng)的B碼機(jī)箱的功能。
關(guān)鍵詞：IRIG-B(DC)；FPGA；硬件描述語(yǔ)言；串行通信

隨著電力自動(dòng)化水平的提高，電力對(duì)時(shí)間的同步要求越來越迫切、時(shí)間同步的精度要求越來越高。采用GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的時(shí)間同步功能，是提高電力生產(chǎn)和管理自動(dòng)化水平、確保運(yùn)行質(zhì)量的一條最佳途徑。國(guó)家電力公司、各大電網(wǎng)和省電力公司，高度重視電力系統(tǒng)的時(shí)間同步系統(tǒng)的建設(shè)，明確要求電力的生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)裝置采用衛(wèi)星時(shí)鐘進(jìn)行校時(shí)。由于目前GPS接收機(jī)采用IRIG-B(DC)時(shí)間碼的格式輸出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息，所以本文提出了一種基于FPGA來實(shí)現(xiàn)的IRIG-B(DC)時(shí)間碼解碼設(shè)計(jì)方案。

1 IRIG-B碼簡(jiǎn)介
IRIG-B(DC)時(shí)間碼(簡(jiǎn)稱B碼)是由IRIG所屬的TCG(Telecommunication Group)制訂的一種串行時(shí)間碼。B碼是一種串行時(shí)間碼，幀長(zhǎng)為1 s，共包含100個(gè)碼元。它采用脈寬調(diào)制方式編碼，共有三種寬度的碼元，分別表示“0”，“1”．“P”，其中“P”為標(biāo)志位，如圖1所示，碼元的總寬度為10 ms，“0”的脈寬為2 ms；“1”的脈寬為5 ms；“P”的脈寬為8 ms。

B碼的1幀從連續(xù)兩個(gè)“P”開始，其中第一個(gè)標(biāo)志位為P0，第二個(gè)標(biāo)志位為PR，PR的上升沿是1 s的準(zhǔn)秒時(shí)刻，即當(dāng)前幀表示的秒時(shí)刻的起點(diǎn)。如果規(guī)定PR所在位置為第0個(gè)碼元，那么每幀分別有編號(hào)為0，1，2，…，99的碼元。標(biāo)志位P1，P2，P3，…，P0的位置分別在9，19，29，…，99。B碼包含了當(dāng)前時(shí)刻的秒，分，時(shí)，天信息和每天按秒計(jì)時(shí)的秒數(shù)(TIME OF DAY，TOD)，如圖2所示。