[發(fā)明專利]一種直流B碼轉(zhuǎn)換為電力系統(tǒng)串口時間報(bào)文的方法及其裝置

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• 申請日: 2021-12-08
• 公開（公告）號: CN114138055A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭上;吳華劍;魏旺全;劉曉川;文楓
• 申請（專利權(quán)）人: 成都引眾數(shù)字設(shè)備有限公司
• 主分類號: G06F1/12
• 分類號: G06F1/12;G06F1/06;G06F13/42;G05B19/042
• 代理公司: 成都正煜知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51312
• 代理人: 李龍

本發(fā)明屬于時間同步技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種直流B碼轉(zhuǎn)換為電力系統(tǒng)串口時間報(bào)文的方法及裝置。主旨在于解決傳統(tǒng)方法采用CPU轉(zhuǎn)換模式精度低、成本高的問題，本發(fā)明電力系統(tǒng)串口時間報(bào)文信號時間準(zhǔn)確度可達(dá)到優(yōu)于1μs。主要方案包括10倍頻模塊、碼元識別模塊、B碼信息解析模塊、秒準(zhǔn)時沿提取模塊、1PPS生成模塊、時間修正模塊、串口時間報(bào)文編碼模塊、串口時間報(bào)文發(fā)送模塊、串行接口驅(qū)動電路。除串行接口驅(qū)動電路以外，其余模塊均由FPGA實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明采用FPGA實(shí)現(xiàn)直流B碼轉(zhuǎn)換為電力系統(tǒng)串口時間報(bào)文，實(shí)現(xiàn)高精度串口時間報(bào)文信號輸出，不使用CPU，硬件架構(gòu)簡單，穩(wěn)定可靠，成本低廉，裝置可以做到小型化、模塊化，應(yīng)用靈活，擴(kuò)展性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于時間同步技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種直流B碼轉(zhuǎn)換為電力系統(tǒng)串口時間報(bào)文的方法及裝置。

背景技術(shù)

IRIG是美國靶場司令部委員會的下屬機(jī)構(gòu)靶場儀器組的簡稱(Inter-RangeInstrumentation Group)。IRIG串行時間碼，共有六種格式，即A、B、D、E、 G、H，其中IRIG-B格式時間碼(以下簡稱B碼)應(yīng)用最為廣泛。B碼的時幀速率為1幀/s，包含100位信息，分別表示BCD時間信息和控制功能信息，同時也可從中提取1Hz和100Hz脈沖信號。

在實(shí)際應(yīng)用中，連接時間同步裝置和被授時二次設(shè)備之間的時間信號傳輸介質(zhì)通常為雙絞線或光纖，信號類型通常是IRIG-B(DC)(直流B碼)。

直流B碼和電力系統(tǒng)串口時間報(bào)文是電力系統(tǒng)常用的對時方式，它們的共同特點(diǎn)是：接口簡單，信息全面(包含時間質(zhì)量、閏秒信息、夏時制信息和時區(qū)信息)。它們的區(qū)別是：直流B碼通常由邏輯電路輸出，輸出信號精度高，常用于嵌入式設(shè)備對時；電力系統(tǒng)串口時間報(bào)文通常由CPU輸出，輸出信號精度低，補(bǔ)償算法復(fù)雜，常用于服務(wù)器或工作站對時。

本發(fā)明針對串口時間報(bào)文輸出信號精度低、補(bǔ)償算法復(fù)雜的應(yīng)用不足，采用FPGA實(shí)現(xiàn)直流B碼直接轉(zhuǎn)換生成串口時間報(bào)文，實(shí)現(xiàn)高精度的串口時間報(bào)文信號輸出。另一方面，本發(fā)明不使用CPU，硬件架構(gòu)簡單、成本低、可靠性高，裝置可以做到小型模塊化，擴(kuò)展性好。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種直流B碼轉(zhuǎn)換為電力系統(tǒng)串口時間報(bào)文的方法及其裝置，解決傳統(tǒng)方法采用CPU轉(zhuǎn)換模式精度低、成本高的問題，本發(fā)明電力系統(tǒng)串口時間報(bào)文信號時間準(zhǔn)確度可達(dá)到優(yōu)于1μs。

本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的采用以下技術(shù)手段：

本發(fā)明提供了一種直流B碼轉(zhuǎn)換為電力系統(tǒng)串口時間報(bào)文的裝置，包括以下模板：

10倍頻模塊：采用FPGA內(nèi)部自帶的時鐘管理模塊將外部輸入的10MHz信號倍頻到100MHz，供碼元識別模塊、秒準(zhǔn)時沿提取模塊用作參考時鐘信號；

碼元識別模塊：根據(jù)B碼的碼元特征以10倍頻模塊輸出的100MHz信號作參考對輸入的直流B碼信號進(jìn)行碼元類型識別，輸出串行碼元類型信息；

B碼信息解析模塊：根據(jù)所述碼元識別模塊輸出的串行碼元類型信息以及秒準(zhǔn)時沿提取模塊輸出的秒準(zhǔn)時沿信號，以及直流B碼編碼規(guī)則，解析出直流 B碼編碼信息；

秒準(zhǔn)時沿提取模塊：根據(jù)碼元識別模塊輸出的串行碼元類型信息，判斷B 碼信息解析模塊輸出的直流B碼編碼信息中的碼元P的信息位置，根據(jù)直流B 碼編碼規(guī)則，確定直流B碼的秒準(zhǔn)時沿信號；

1PPS生成模塊：以秒準(zhǔn)時沿提取模塊輸出的秒準(zhǔn)時沿信號，延時1秒生成脈寬為10ms的1PPS信號；

時間修正模塊：根據(jù)時鐘走時規(guī)律完成1秒走時，一幀B碼信號傳輸周期為1秒，接收到B碼信號并解析出時間、閏秒、夏時制、時區(qū)信息，再進(jìn)行串口時間報(bào)文編碼，時間已經(jīng)經(jīng)過1秒，需要對時間信息作1秒走時處理；