FPGA實(shí)現(xiàn)IRIG-B(DC)碼編碼和解碼的設(shè)計(jì)

當(dāng)檢測(cè)到P5時(shí)，時(shí)間信號(hào)已經(jīng)檢測(cè)出來，這些時(shí)間信號(hào)都放在相應(yīng)的寄存器(都是BCD碼的并行信號(hào))中，當(dāng)有使能信號(hào)EN時(shí)，此時(shí)將已經(jīng)檢測(cè)出的時(shí)間信號(hào)加1 s，并在輸出1 pps信號(hào)的同時(shí)輸出時(shí)間信號(hào)，這樣就保證了時(shí)間的準(zhǔn)確性，也是用10 MHz的時(shí)鐘同步，然后將時(shí)間信號(hào)在監(jiān)測(cè)到2個(gè)脈寬為8 ms的位置標(biāo)示信號(hào)時(shí)清零。FPGA對(duì)IRIG-B碼的解碼仿真如圖6所示。

如上圖，當(dāng)?shù)?行的信號(hào)使能信號(hào)EN觸發(fā)1個(gè)上升電平時(shí)，時(shí)間信號(hào)會(huì)在此時(shí)加上1 s。原先解碼出來的時(shí)間信號(hào)秒、分、時(shí)、天信號(hào)為sec_out[7..0]、min_out[7..0]、hour_out[6..0]、day_out [10..0]，加1 s后的時(shí)間信號(hào)放在寄存器sec_final[7..0]、min_final[7..0]、hour_final[6..0]、day_final[10..0]中，已經(jīng)將它們化為十進(jìn)制數(shù)，根據(jù)B碼的格式，它們的第4位均為無效信號(hào)，即sec_out[4]、min_ out[4]、hour_out[4]、day_out[4]、sec_final[4]、min_final[4]、hour_final[4]、day_final[4]都是無效信號(hào)。
當(dāng)使能信號(hào)EN有效時(shí)，即在FPGA處理時(shí)間信號(hào)加1 s的過程中，當(dāng)原先的秒信號(hào)sec_out寄存器為59 s時(shí)，加1 s后，輸出的sec_final寄存器使其秒清零，并且在分信號(hào)寄存器加一。同理適用于分、時(shí)、天信號(hào)，它們都有一個(gè)上限，分信號(hào)的上限同樣是59時(shí)信號(hào)的上限是23，而天信號(hào)的上限是365或366，需要進(jìn)行判斷后得出，一旦超過了各自信號(hào)的上限，輸出寄存器就會(huì)自動(dòng)清零，同時(shí)進(jìn)位加一。
由圖6可以知道，寄存器sec_out的值為十六進(jìn)制數(shù)45，使能信號(hào)EN有效后，即加上1 s后，sec_final的值為十六進(jìn)制數(shù)46，因?yàn)槠涞?位無效，所以秒時(shí)間為26，最后解碼出來的時(shí)間是145天11時(shí)41分26秒。這些時(shí)間信號(hào)存在FPGA的寄存器中，當(dāng)1 pps輸出時(shí)，它們會(huì)隨10 MHz的時(shí)鐘頻率同步輸出到外部總線上，外部總線接受到時(shí)間信號(hào)實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步，去校準(zhǔn)從設(shè)備的實(shí)時(shí)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了FPGA對(duì)IRIG-B的解碼。

4 結(jié)論
隨著通信技術(shù)和通信媒體的發(fā)展，如何解決時(shí)統(tǒng)信號(hào)在不同媒體中的傳輸，對(duì)靶場(chǎng)時(shí)間統(tǒng)一系統(tǒng)提出了更高的要求。
本設(shè)計(jì)中用到Cyclone的EP1C6Q240C8芯片，并且使用modelsim實(shí)現(xiàn)功能和時(shí)序仿真。實(shí)踐證明，通過FPGA完成了對(duì)IRIG-B碼的編、解碼設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)與系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的精確同步，當(dāng)GPS送入pps_in信號(hào)時(shí)，F(xiàn)PGA進(jìn)行編碼，輸出的IRIG-B碼暫時(shí)保存在FPGA的存儲(chǔ)器中，當(dāng)需要為外部設(shè)備提供精確的對(duì)時(shí)時(shí)鐘時(shí)，F(xiàn)PGA進(jìn)行解碼操作，輸出同步脈沖信號(hào)1pps和時(shí)間信號(hào)，從而去校準(zhǔn)從設(shè)備的實(shí)時(shí)時(shí)間，使設(shè)備具有精度高的同步的時(shí)鐘基準(zhǔn)，獲得精確且同步的控制效果，便于對(duì)從設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程管理和監(jiān)測(cè)。