[發明專利]一種基于融合濾波技術的1PPS控制板

在審

• 申請號: 201710713619.0
• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN107577177A
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 劉忠華;吳軍;孫俊兵;劉海強
• 申請（專利權）人: 江蘇北斗天匯物聯網科技有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G04R20/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及配電自動化技術領域，具體地說，尤其涉及一種基于融合濾波技術的1PPS控制板。

背景技術

1PPS的英文全稱為1Pulse Per Second，中文解釋為秒脈沖，不包含秒及秒以上時刻信息，只包含秒以下時刻信息，其上升沿為每秒的開始，具有使用簡單、對視精度高的特點，因此被廣泛的應用。

現有技術中，在衛星標準同步時鐘的實現應用中，經常會遇到1PPS丟失、標準差大的問題，尤其是在衛星由未鎖定狀態轉變到鎖定狀態時，1PPS會出現較大的跳動，影響系統的穩定性。

發明內容

為了解決上述問題，本發明公開了一種基于融合濾波技術的1PPS控制板，解決了1PPS對時不穩定的問題，提供了一種對時精度優于100ns，標準差小于20ns，每秒波動不大于10ns的1PPS控制板。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種基于融合濾波技術的1PPS控制板，1PPS控制板的硬件組成包括時間源、FPGA芯片、電源、恒溫晶振及Flash配置芯片，所述時間源、電源、恒溫晶振及Flash配置芯片均與所述FPGA芯片連接，所述時間源支持GPS、北斗、STBY信號及CABL信號四種信號，為系統提供時間參考源，四種信號獨立使用；

1PPS控制板的軟件系統組成包括串并轉換、馴服晶振、RAM讀寫控制器、相位比較器、衛星秒脈沖計數器、RAM存儲器及系統時鐘，所述串并轉換包括UART接收模塊以及波特率發生器，所述UART接收模塊包括復位、系統時鐘、UART時鐘、UART輸入及衛星鎖定，所述波特率發生器包括復位、系統時鐘、波特率配置及UART時鐘，所述馴服晶振包括衛星狀態、復位、系統時鐘、衛星秒脈沖及馴服晶振，所述RAM讀寫控制器包括復位、系統時鐘、衛星鎖定、馴服晶振、分頻系數、寫使能、操作地址及讀使能，所述相位比較器包括復位、系統時鐘、衛星秒脈沖、系統秒脈沖及相位，所述衛星秒脈沖計數器包括復位、系統時鐘、衛星秒脈沖、衛星鎖定、馴服晶振及單位時間脈沖數，所述RAM存儲器包括寫使能、操作地址、讀使能、系統時鐘、寫入數據及讀出數據，所述系統時鐘包括分頻因子、相位、復位、系統時鐘、衛星秒脈沖、衛星鎖定及系統秒脈沖，所述串并轉換與所述馴服晶振、衛星秒脈沖計數器及系統時鐘連接，所述串并轉換解析出衛星的鎖定狀態并輸出Valid，供馴服晶振、衛星秒脈沖計數器及系統時鐘判斷衛星的鎖定狀態，所述馴服晶振與所述RAM讀寫控制器、衛星秒脈沖計數器及系統時鐘連接，所述馴服晶振輸出State_Txco供RAM讀寫控制器及衛星秒脈沖計數器判斷晶振的馴服狀態，所述RAM讀寫控制器與所述衛星秒脈沖計數器及RAM存儲器連接，所述RAM讀寫控制器輸出Wr_En、Addr、Rd_En對RAM存儲器進行讀寫操作，所述相位比較器與所述系統時鐘連接，所述相位比較器負責系統1PPS和衛星1PPS的相位比較并輸出Phase，為系統時鐘提供系統1PPS和衛星1PPS之間的相位關系，所述衛星秒脈沖計數器為RAM讀寫控制器及RAM存儲器提供當前秒的分頻系數，所述RAM存儲器與所述系統時鐘連接，所述RAM存儲器存儲衛星1PPS的分頻系數供系統時鐘生產系統秒脈沖使用，所述系統時鐘產生系統1PPS。

所述FPGA芯片采用FPGA_EP4CE22。

所述電源采用TI高性能電池控制芯片，同時輸出3.3V、2.5V及1.2V三種電壓供系統使用。

所述Flash配置芯片采用altera的EPCS16。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明一種基于融合濾波技術的1PPS控制板解決了衛星標準同步時鐘1PPS丟失、標準差大的問題，在參考源切換時時，1PPS不會出現較大的跳動，系統的穩定性好；本發明的對時精度優于100ns，標準差小于20ns，每秒波動小于10ns。

附圖說明

圖1是本發明的軟件系統結構示意圖；

圖2是本發明UART接收邏輯圖；

圖3是本發明RAM控制器的邏輯圖；

圖4是本發明1PPS_G和1PPS_Sys一種相位關系圖；

圖5是本發明秒脈沖計數器時序圖；

圖6是本發明系統秒脈沖流程圖；

圖7是本發明的硬件架構結構示意圖。