英創(chuàng)信息技術(shù)EM928x工控主板IRIG-B碼校時(shí)

在工控行業(yè)很多領(lǐng)域中，需要控制系統(tǒng)具有高精度的時(shí)間同步功能，IRIG就是美國(guó)靶場(chǎng)司令委員會(huì)制定的一種時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，英創(chuàng)在EM928x系列的Linux工控主板上實(shí)現(xiàn)了IRIG-B碼校時(shí)功能。

IRIG是美國(guó)靶場(chǎng)司令委員會(huì)制定的一種時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，其中的串行時(shí)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(shí)間碼的幀速率不同，廣泛應(yīng)用的IRIG-B即其中的B型編碼，B型碼的時(shí)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(shí)幀周期是1s，每秒100個(gè)碼元，使用脈寬編碼方式，每個(gè)碼元脈寬10ms，共三種碼元，其中高電平5ms和2ms分別表示二進(jìn)制 “1”，“0”，高電平8ms為位置標(biāo)識(shí)，分別為P0,P1,…P9。連續(xù)兩個(gè)8ms寬度脈沖的第二個(gè)8ms脈沖的前沿為秒準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)志，也是一個(gè)時(shí)間格式的幀參考標(biāo)志。一個(gè)時(shí)間格式幀包含了秒，時(shí)，分，天數(shù)，年份，控制位等豐富的信息。

IRIG-B碼標(biāo)準(zhǔn)

首先在硬件連接上，我們使用GPIO23復(fù)用為接收IRIG-B碼脈沖信號(hào)的管腳，所以只需要將時(shí)鐘源發(fā)出的IRIG-B碼脈沖接到GPIO23，需要注意的是，GPIO管腳的輸入電壓不能超過(guò)3.3V，否則會(huì)引起CPU的異?；蚴菗p壞。如果時(shí)鐘源發(fā)出的脈沖為5V，就需要將電平轉(zhuǎn)換為3.3V才可以接入。硬件連接好后，我們來(lái)看看應(yīng)用程序的實(shí)現(xiàn)方法：

首先需要打開(kāi)IRIG-B這個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)：

fd = open("/dev/irig-b", O_RDWR);

if(fd < 0)

printf("open faile\n");

接下來(lái)使用標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)用接口read和write就可以獲取和設(shè)置時(shí)間了，程序中使用了struct tm這個(gè)結(jié)構(gòu)體來(lái)進(jìn)行獲取時(shí)間的信息傳遞：

structtm

{

inttm_sec; /* 秒. [0-60] (1 leap second) */

inttm_min; /* 分. [0-59] */

inttm_hour; /* 時(shí). [0-23] */

inttm_mday; /* 日. [1-31] */

inttm_mon; /* 月. [0-11] */

inttm_year; /* 年 - 1900. */

inttm_wday; /* 一周中的第幾天. [0-6] */

inttm_yday; /* 一年中的第幾天.[0-365] */

inttm_isdst; /* 時(shí)令. [-1/0/1]*/

#ifdef __USE_BSD

longinttm_gmtoff;

__constchar*tm_zone; /* 時(shí)區(qū) */

#else

longint__tm_gmtoff;

__constchar*__tm_zone;

#endif

};

因?yàn)槭侵苯訌臅r(shí)鐘源中獲取的時(shí)間，所以我們只需要關(guān)注tm結(jié)構(gòu)體中的年月日時(shí)分秒這六個(gè)成員。接下來(lái)我們進(jìn)行讀取時(shí)間的操作：

struct tm t;

ret = read(fd, &t,sizeof(struct tm));

if(ret < 0)

printf("read failed!\n");

printf("time:%d-%d-%d %d:%d:%d\n",t.tm_year, t.tm_mon, t.tm_mday, t.tm_hour, t.tm_min, t.tm_sec);

讀取時(shí)間是通過(guò)阻塞的方式實(shí)現(xiàn)的，板卡會(huì)等到一次完整的時(shí)間脈沖信息才會(huì)返回本次時(shí)間，如果沒(méi)有獲取到完整的信息，會(huì)在5秒后返回系統(tǒng)時(shí)間并且打印提示信息。

為了方便客戶將時(shí)鐘源提供的時(shí)間設(shè)置到板卡中，英創(chuàng)公司提供了專用接口在驅(qū)動(dòng)中獲取時(shí)間并寫(xiě)入到系統(tǒng)或是RTC中，即write()函數(shù)，當(dāng)調(diào)用write時(shí)，板卡會(huì)阻塞等待從時(shí)鐘源獲取一次完整的時(shí)間信息，然后根據(jù)寫(xiě)入的參數(shù)，將時(shí)間直接設(shè)置到系統(tǒng)中或者RTC中：

#defineSET_SYSTIME 0

#defineSET_RTCTIME 1

i1 = SET_SYSTIME;

ret = write(fd, &i1,sizeof(int));

if(ret < 0)

printf("write failed!\n");

i1 = SET_RTCTIME;

ret = write(fd, &i1,sizeof(int));

if(ret < 0)

printf("write failed!\n");

按照上面的例子調(diào)用write就可以將從時(shí)鐘源獲取的時(shí)間寫(xiě)入到板卡中，當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)為0時(shí)，驅(qū)動(dòng)會(huì)阻塞等待一次完整的時(shí)間信息，獲得時(shí)間后將時(shí)間設(shè)置到系統(tǒng)中，阻塞等待的時(shí)間同樣為5s，否則返回不能獲取時(shí)間的信息。

如果輸入的數(shù)據(jù)為1時(shí)，驅(qū)動(dòng)會(huì)同樣阻塞等待一次完整的時(shí)間信息，獲得時(shí)間后將時(shí)間同時(shí)設(shè)置到硬件實(shí)時(shí)時(shí)鐘和系統(tǒng)中，阻塞等待的時(shí)間同樣為5s，否則返回不能獲取時(shí)間的信息。

傳統(tǒng)的工控板卡在對(duì)IRIG-B碼處理時(shí)，通常需要增加額外的硬件（如單片機(jī)，FPGA）對(duì)B碼進(jìn)行解碼，然后再通過(guò)串口、總線或其它形式將數(shù)據(jù)交給主控板卡處理，增加了系統(tǒng)成本和操作難度，英創(chuàng)Linux工控主板EM928x系列可直接對(duì)B碼進(jìn)行解碼，不需要增加任何硬件就能實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)精度的時(shí)間同步，大大降低了系統(tǒng)復(fù)雜程度，節(jié)約了成本，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。