脈寬測(cè)量部分VHDL源代碼 - 高精度同步時(shí)鐘信號(hào)在分布式錄波器中的實(shí)現(xiàn)

IRIG-B的解碼過(guò)程采用最簡(jiǎn)單的脈寬測(cè)量方法實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)編譯比較，該方法所耗用的CPLD資源最少。IRIG-B碼元信號(hào)的高低電平均為1 ms的整數(shù)倍，所以測(cè)量該信號(hào)的基本時(shí)鐘采用1 kHz的時(shí)鐘信號(hào)作為解碼時(shí)鐘。該時(shí)鐘由系統(tǒng)輸入的12.8 MHz時(shí)鐘經(jīng)過(guò)12 800次分頻后產(chǎn)生。脈寬測(cè)量部分VHDL源代碼描述如下：

　　measureBwide：process(inputHClk)

　　begin

　　if rising_edge(inputHClk) then

　　if pwmMeasureEnable=′1′ then

　　--上升沿開始計(jì)數(shù)

　　regCountH<=regCountH+1;

　　--計(jì)數(shù)器++

　　regOutputReadEnable<=′0′;

　　--此時(shí)數(shù)據(jù)不可讀

　　else null;

　　end if;

　　if (regBLast=′1′)and( regBCurrent=′0′) then

　　--降沿判斷脈寬

　　case (regCountH) is

　　when 5000 to 14000 =>

　　regOutputData<="0010";

　　- regOutputPwm0Or1<=′0′;

　　when 20000 to 30000=>

　　regOutputData<="0101";

　　regOutputPwm0Or1<=′1′;

　　when 35000 to 48000=>

　　regOutputData<="1000";

　　regOutputPwm0Or1<=′0′;

　　when others=>NULL;

　　regOutputPwm0Or1<=′0′;

　　end case;

　　regCountH<=0;

　　regOutputReadEnable<=′1′;

　　--此時(shí)數(shù)據(jù)可讀

　　else null;

　　end if;

　　else NULL;

　　end if;

　　end process measureBwide;

　　IRIG-B解碼的主要任務(wù)是找到碼元起始報(bào)頭，也就是2個(gè)連續(xù)的占空比為8 ms：2 ms的脈沖。找到報(bào)頭后，根據(jù)碼元的分布情況逐一解出相應(yīng)的數(shù)據(jù)即可。找到起始報(bào)頭后，輸出秒脈沖，同時(shí)根據(jù)解碼數(shù)據(jù)輸出串行數(shù)據(jù)。本文利用12.8 MHz進(jìn)行1 333次分頻產(chǎn)生9 600 b/s的串行數(shù)據(jù)波特率，雖然不是整數(shù)，但是可滿足串行數(shù)據(jù)的誤碼率要求。

　　分脈沖由秒脈沖計(jì)數(shù)器產(chǎn)生，即計(jì)數(shù)器計(jì)滿1 min時(shí)，輸出一個(gè)脈沖。

　　3 同步邏輯信號(hào)的實(shí)現(xiàn)

　　分布式同步邏輯的實(shí)現(xiàn)為本系統(tǒng)的重要部分，也是分布式錄波系統(tǒng)同步錄波的關(guān)鍵。系統(tǒng)中有一個(gè)專門用于接收各子單元故障的信號(hào)，作為系統(tǒng)錄波的專用引腳，該信號(hào)為RS485驅(qū)動(dòng)，因此抗干擾能力比較強(qiáng)。實(shí)際應(yīng)用中，不論哪一個(gè)子單元判斷出故障信號(hào)，均向本系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)觸發(fā)電平，當(dāng)本系統(tǒng)收到該電平后立即發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，啟動(dòng)錄波后一段時(shí)間再發(fā)出錄波結(jié)束電平，結(jié)束本次錄波工作。

　　由于CPLD的并行處理功能強(qiáng)大與反應(yīng)速度快的特點(diǎn)，所以子單元發(fā)出故障信號(hào)的延時(shí)可以忽略不計(jì)(小于10 ns)。由于不同的用戶需要的錄波文件大小不一致，所以將錄波結(jié)束的控制參數(shù)交由用戶在線設(shè)置。由故障、錄波啟動(dòng)、錄波結(jié)束三組信號(hào)再配合IRIG-B時(shí)鐘信號(hào)即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的同步錄波功能(此處的源代碼不再贅述)。

　　4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　本系統(tǒng)在理論上最多能夠連接32個(gè)子單元(RS485驅(qū)動(dòng)能力的限制)，實(shí)際應(yīng)用中，由于受到產(chǎn)品外形結(jié)構(gòu)的限制，最大連接了8個(gè)子單元，任意一個(gè)子單元發(fā)出故障信號(hào)時(shí)，均能通過(guò)本系統(tǒng)產(chǎn)生錄波的同步信號(hào)，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足錄波器的相關(guān)指標(biāo)要求。即使多個(gè)子單元發(fā)出故障信號(hào)，本系統(tǒng)亦能準(zhǔn)確判斷出故障信號(hào)，從而輸出同步信號(hào)。

　　通過(guò)實(shí)際測(cè)試，本文設(shè)計(jì)方案只占用了63%的系統(tǒng)資源，留有相當(dāng)大的剩余資源，非常方便實(shí)現(xiàn)后期的功能升級(jí)，而不用更換硬件。