英創(chuàng)信息技術主板EM9360 IRIG-B碼校時方案

EM9360是英創(chuàng)公司推出的基于AT91SAM9260的同時支持3網口，6串口和CAN通訊接口的高性能ARM9工控主板。經過我們精心的設計，使得EM9360還具有了強大的擴展功能，最終可通過EM9360構建成同時支持4網口，雙CAN，22串口的網絡通訊終端，基于其強大的通訊功能，EM9360廣泛應用于電力、鐵路，電信等行業(yè)。在上述行業(yè)中，除了對設備的通訊功能，運行穩(wěn)定性有很高的要求之外，一般還需要系統(tǒng)具有高精度的時間同步功能。鑒于此，EM9360預留了一路時間同步輸入（PPS_IN）接口，通過此接口可使EM9360與時鐘源保持精確時間同步，同時EM9360還保留了一路時間同步輸出（PPS_OUT）接口，可讓其作為時間服務器，同步其它設備。

本文主要介紹EM9360通過GPS時鐘源產生的IRIG-B（DC）碼實現(xiàn)時間同步的方法。IRIG是美國靶場司令委員會制定的一種時間標準，其中的串行時鐘編碼共有6種格式，即A、B、D、E、G、H。它們的主要差別是時間碼的幀速率不同，廣泛應用的IRIG-B即其中的B型編碼，B型碼的時幀速率為1幀/s，可傳遞100位信息。圖1是IGIG-B碼示意圖，其時幀周期是1s，每秒100個碼元，使用脈寬編碼方式，每個碼元脈寬10ms，共三種碼元，其中高電平5ms和2ms分別表示二進制 “1”，“0”，高電平8ms為位置標識，分別為P0,P1,…P9。連續(xù)兩個8ms寬度脈沖的第二個8ms脈沖的前沿為秒準點標志，也是一個時間格式的幀參考標志。一個時間格式幀包含了秒，時，分，天數，年份，控制位等豐富的信息。

IRIG-B碼標準

在使用IRIG-B碼時鐘源與EM9360與進行時間同步時，用戶并不需要關心IRIG-B碼的具體含義，實現(xiàn)方法，僅需要將B碼送到EM9360的PPS_IN接口就行了，EM9360的驅動程序將完成B碼解碼，同步等工作。下面從應用層面介紹用戶如何使用EM9360的IRIG-B校時功能。

1、通過標準的文件操作方式來打開系統(tǒng)的校時功能

HANDLE hGPSFile;
hGPSFile = CreateFile( TEXT('GPS1:'), GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, 0, OPEN_EXISTING, 0, 0);

2、關閉由CreateFile打開的HANDLE，即關閉系統(tǒng)校時功能。
CloseHandle(hGPSFile);

3、用戶可以調用DeviceIoControl來查看系統(tǒng)最近一次同步的時間，調用方法如下：
#define IOCTL_IRIG_B_GET_TIME CTL_CODE(FILE_DEVICE_UNKNOWN, 0xC10, METHOD_BUFFERED, FILE_ANY_ACCESS)
BOOL GetSyncTime( HANDLE hDevice, SYSTEMTIME *pSyncTime )
{
DWORD dwBytesReturned;
return DeviceIoControl(
hDevice, // 由CreateFile打開的HANDLE
IOCTL_IRIG_B_GET_TIME, // 操作碼，即上面的宏定義
NULL,
0,
(LPVOID) pSyncTime,
sizeof( SYSTEMTIME ),
&dwBytesReturned,
NULL
);
}

4、用戶可以通過修改系統(tǒng)注冊表來配置靈活的校時方案，通過注冊表的設置，可實現(xiàn)時間秒同步、分鐘同步、小時同步或日同步，對應的注冊表項如下：（下面的注冊表鍵值為系統(tǒng)默認值）
[HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\BuiltIn\GPS1]
'DeviceArrayIndex'=dword:1
'Prefix'='GPS'
'Dll'='irig_b.dll'
'DeviceID'=dword:1a
'Priority256'=dword:88
; AutoSync =0: 禁止校時功能; =1: 秒同步; =2: 分同步; = 3: 小時同步; = 4: 日同步
'AutoSync'=dword:2 ; minute sync
; SyncMinute：當AutoSync為小時同步時，在SyncMinute分鐘進行同步
'SyncMinute'=dword:3b ; 0x3b = 59 -> minute on sync
; SyncHour： 當AutoSync為日同步時，在SyncHour小時進行同步
'SyncHour'=dword:17 ; 0x17= 23 -> hour on sync

傳統(tǒng)的工控板卡在對IRIG-B碼處理時，通常需要增加額外的硬件（如單片機，FPGA）對B碼進行解碼，然后再通過串口、總線或其它形式將數據交給主控板卡處理，增加了系統(tǒng)成本和操作難度，EM9360可直接對B碼進行解碼，不需要增加任何硬件就能實現(xiàn)毫秒級精度的時間同步，大大降低了系統(tǒng)復雜程度，節(jié)約了成本，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。

該校時方案同樣實用于英創(chuàng)其它9260系列工控主板，如EM9160，EM9260。