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基于FPGA的IRIGB编码器实现

发布时间:2020-06-30 20:17:16 阅读: 来源:液压泵厂家

摘要:旨在设计一款基于FPGA的IRIG-B时间系统。该系统采用FPGA作为控制器,GPS引擎M12T作为标准时钟源,利用M12T输出的100 pps信号触发IRIG-B编码模块,完成DC码编码。在DC码的基础上,通过正弦查找表实现了IRIG-B交流码的数字调制,同时设计调制输出电路。采用VHDL语言进行全数字设计,所有功能都由硬逻辑实现,保证了B码信号边沿的准确;带预进位功能的计时链,保证了B码绝对时间精准。软件仿真和示波器观测以及现场运行表明,系统设计达到了预期目标,定时精确可靠。关键词:授时码;IRIG-B;数字调制;GPS

本文引用地址: 我国靶场测量、工业控制、电力系统测量与保护、计算、通信、气象等测试设备均采用国际标准IRIG-B格式的时间码(简称B码)作为时间同步标准。B码是一种串行的时间格式.分为直流码(DC码)和交流码(AC码)两种,其格式和码元定时在文献中有详细描述。本文介绍一种基于FPGA并执行IRIG-B标准的AC/DC编码技术,与基于MCU或者DSP和数字逻辑电路实现的编码方法相比,该技术可以大大降低系统的设计难度,降低成本,提高B码的精确性和系统灵活性。 在此,组合GPS引擎和FPGA,得到B码的编码输出,直接采用GPS引擎的100 pps信号触发输出B码的每个码元,利用从100 pps中恢复的1 pps信号提供B码的时间参考点。DC编码和AC数字调制均由纯硬件逻辑通过查找表实现,它能使每个码元的上升沿都非常精准,都可以作为百分秒的时间参考点。而计时链的预进位功能则保证了绝对时间的精确,不仅可以满足实时系统对时间同步,还可以实现多节点的数据采集严格同步,为分析和度量异步发生的事件提供有力的支持。

1 IRIG-B编码格式 IRIG标准规定的B格式码如图1所示,每秒钟发1次,每次100个码元,包含1个同步参考点(P,脉冲的上升沿)和10个索引标记。码元宽度为10 ms,用高电平宽度为8 ms的脉冲表示索引标记,用宽度为5 ms的脉冲表示逻辑1,用宽度为2 ms的脉冲表示逻辑0。

如图1所示,交流码的载波是1 kHz正弦信号,幅度变化峰-峰值范围为0.5~1 0 V。调制比为U1/U0=1/6~1/2,即逻辑1是5个幅度为U1的1 kHz正弦信号。逻辑0是2个幅度为己U1的1 kHz正弦信号,索引标记是8个幅度为U1的1 kHz正弦信号,其他时间是幅度为U0的1 kHz正弦信号。

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