ESM335x是英創(chuàng)公司推出的基于TI AM335x Cortex-A8 CPU的高性能工控主板，板載了豐富的應(yīng)用通訊接口，如LVDS/TTL標(biāo)準(zhǔn)顯示接口，4USB、6串口、雙CAN、雙網(wǎng)口等。除此之外，ESM335x還引出了一組精簡ISA總線，我們基于ESM335x的ISA總線設(shè)計了一系列擴展模塊，比如8串口擴展模塊ETA508、雙網(wǎng)口擴展模塊ETA728和4路CAN總線擴展模塊ETA704，使得ESM335x能夠滿足更多復(fù)雜的工業(yè)應(yīng)用，比如通訊管理機。當(dāng)然用戶也可以利用ESM335x 的ISA總線擴展自己的專有應(yīng)用模塊，以適應(yīng)特定的現(xiàn)場應(yīng)用需求。

在電力、交通、電信等行業(yè)，一般要求設(shè)備具有高精度的時鐘，通常由時鐘源提供高精度的時鐘信息輸出，而設(shè)備需要有自動校時和時鐘同步的能力，IRIG-B是目前廣泛應(yīng)用的較時方案之一，本文就將介紹ESM335x通過GPS時鐘源產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)，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(yīng)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(jìn)制 “1”，“0”，高電平8ms為位置標(biāo)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(zhǔn)點標(biāo)志，也是一個時間格式的幀參考標(biāo)志。一個時間格式幀包含了秒，時，分，天數(shù)，年份，控制位等豐富的信息。

圖1：IRIG-B碼標(biāo)準(zhǔn)

上面是對IRIG-B碼的簡單介紹，在實際使用IRIG-B碼時鐘源與ESM335x進(jìn)行時間同步時，用戶并不需要關(guān)心IRIG-B碼的具體含義和實現(xiàn)方法，僅需要將B碼脈連接到ESM335x的較時引腳就可以了，ESM335x的驅(qū)動程序?qū)⑼瓿葿碼解碼、同步等工作。

ESM335x(EM335x)使用GPIO6作為B碼脈沖輸入管腳。

由于GPIO6還復(fù)用了PWM功能，所以當(dāng)使用較時功能時，系統(tǒng)的“PWM1：”則不可用。另外需要特別注意的是：ESM335x(EM335x)所有GIPO的最高輸入電壓不能超3.3V，否則將損壞主CPU，所以在連接B碼信號時應(yīng)該根據(jù)實際情況增加相應(yīng)的電平轉(zhuǎn)換電路。

應(yīng)用程序打開設(shè)備"IGB1:"后，對應(yīng)的驅(qū)動程序就會根據(jù)注冊表的設(shè)備，自動進(jìn)行時間同步，下面是IRIG-B碼校時的例子代碼：

#include"stdafx.h"

#include

#include"bsp_drivers.h"

#defineIOCTL_IRIG_B_GET_TIME

CTL_CODE(FILE_DEVICE_BUS_EXTENDER, 4055, METHOD_BUFFERED, FILE_ANY_ACCESS)

#defineIOCTL_IRIG_B_SYNC_NOW

CTL_CODE(FILE_DEVICE_BUS_EXTENDER, 4056, METHOD_BUFFERED,FILE_ANY_ACCESS)

int_tmain(intargc, _TCHAR* argv[])

{

HANDLE hIrigb;

SYSTEMTIME systime;

DWORD dwTimeoues;

// 打開系統(tǒng)較時功能，驅(qū)動程序會根據(jù)注冊表的設(shè)置自動較時

hIrigb = CreateFile(TEXT("IGB1:"),

GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,

FILE_SHARE_READ|FILE_SHARE_WRITE,

NULL,

OPEN_EXISTING,

FILE_FLAG_RANDOM_ACCESS,

NULL);

if(hIrigb == INVALID_HANDLE_VALUE)

return-1;

// 立刻進(jìn)行一次時間同步，超時時間設(shè)置為3000ms

dwTimeoues = 3000;

if(DeviceIoControl(hIrigb,

IOCTL_IRIG_B_SYNC_NOW,

&dwTimeoues,

sizeof(DWORD),

&systime, // 如果時間同步成功，返回當(dāng)時系統(tǒng)時間

sizeof(SYSTEMTIME),

NULL,NULL))

{

RETAILMSG(1, (TEXT("Time: %04d-%02d-%02d.%02d:%02d:%02d\r\n"),

systime.wYear, systime.wMonth, systime.wDay,

systime.wHour, systime.wMinute, systime.wSecond));

}

else

{

RETAILMSG(1, (TEXT("Tiem sync faild!!!\r\n")));

}

// 查看最近一次同步的時間，如果返回失敗表示時間未同步

if(DeviceIoControl(hIrigb,

IOCTL_IRIG_B_GET_TIME,

NULL,

0,

&systime,

sizeof(SYSTEMTIME),

NULL, NULL))

{

RETAILMSG(1, (TEXT("Sync time: %04d-%02d-%02d.%02d:%02d:%02d\r\n"),

systime.wYear, systime.wMonth, systime.wDay,

systime.wHour, systime.wMinute, systime.wSecond));

}

// 關(guān)閉較時功能

CloseHandle(hIrigb);

return0;

}

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(shè)置，驅(qū)動程序可自動實現(xiàn)時間秒同步、分鐘同步、小時同步或日同步，對應(yīng)的注冊表項如下：（下面的注冊表鍵值為系統(tǒng)默認(rèn)值）

[HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\BuiltIn\IGB1]

"Prefix"="IGB"

"Dll"="irig_b.dll"

"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(dāng)AutoSync為小時同步時，在SyncMinute分鐘進(jìn)行同步

"SyncMinute"=dword:3b ; 0x3b = 59 -> minute on sync

; SyncHour： 當(dāng)AutoSync為日同步時，在SyncHour小時進(jìn)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(jìn)行解碼，然后再通過串口、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，ESM335x可直接對B碼進(jìn)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(fù)雜程度，節(jié)約了成本，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。