專利名稱：嵌入式智能時鐘模塊的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種為電力系統(tǒng)自動裝置提供高精度、高分辨率的實時時鐘，屬
于電力自動化技術領域。
背景技術：
在電力系統(tǒng)中，幾乎所有自動化裝置都需要有一個高精度，高分辨率的實時時鐘， 尤其對故障錄波，已經到10微秒的分辨率，一般的時鐘芯片的分辨最多到十分之一秒，如 果需要分辨到毫秒、微秒，就需要CPU維護一個微秒級的定時器，這樣既耗CPU資源，又對 多任務系統(tǒng)下的操作系統(tǒng)也是一種負擔，隨著對故障錄波時間的精度和分辨率要求越來越 高，要求對時鐘系統(tǒng)的設計也越來越高。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是為電力系統(tǒng)自動裝置提供一種高精度、高分辨 率的實時時鐘。 為解決上述技術問題，本實用新型是通過采取以下技術方案來實現(xiàn)的 —種嵌入式智能時鐘模塊，包括16位單片機，其特征在于還包括與16位單片機
相連的高守時精度時鐘芯片，所述16位單片機包括以下接口 1)與外部GPS (全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))裝置的接口 ； 2) SPI接口 ，通過SPI總線與主CPU相連，用于向主CPU提供高分辨率時鐘信息，時
鐘分辨率可達20微秒； 3) I2C接口 ，與主CPU相連，用于主CPU修改本時鐘模塊上的時鐘芯片。 前述的嵌入式智能時鐘模塊，其特征在于與外部GPS裝置的接口包括PPM(分脈 沖)、PPS (秒脈沖)、B碼(國際通用時間格式碼)、串口對時，除了串口對時外部對時誤差 均可小于l微秒。 本實用新型的設計原理把系統(tǒng)的時鐘放在一個廉價的高速單片機上實現(xiàn)，由它 來維護一個20微秒的實時時鐘，同時把和GPS所有的對時方式集中設計到該模塊中，對其 它CPU提供一個標準的SPI接口 ，由SPI給各個CPU提供統(tǒng)一的時鐘，同時提供一個I2C接 口 ，利用此接口主CPU可修改本時鐘模塊上的時鐘芯片，從而滿足實際應用中對錄波裝置 或其嵌入式裝置高精度，高分辨率的時鐘要求。 本實用新型的有益效果是 本實用新型解決了高分辨率時鐘需要主CPU較大開銷難于實現(xiàn)的難題，大大降低 了電力系統(tǒng)錄波裝置或其他需要高分辨率高精度時標的嵌入式裝置的主CPU系統(tǒng)設計的 復雜度和硬件成本，且可提供給多CPU使用，支持了雙CPU系統(tǒng)需要重復實現(xiàn)GPS對時的問 題。
圖1為本實用新型的硬件示意圖； 圖2為本實用新型的電路原理圖； 圖3為本實用新型實施實例的工作過程圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作具體的介紹。 本實用新型的嵌入式智能時鐘模塊，由高性能嵌入式16位單片機組成的一個單 片機系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)工作的時候，系統(tǒng)通過配置適應外部對時方式，系統(tǒng)內包含一個高守時 精度的時鐘芯片，守時精度在士2PPM，以保證系統(tǒng)在掉電或者沒有外部GPS對時時有一個 高守時精度的時鐘。在外部GPS裝置對時信號丟失的情況下內部守時誤差在2小時內小于 ls。系統(tǒng)封裝了和外面GPS對時的所有對時方式的接口，包括PPM、PPS、B碼、串口對時。對 其它CPU本實用新型提供一個10M的SPI 口 ，主CPU只需要在需要時間信息的時候通過SPI 總線讀取即可獲得高分辨率時鐘信息，不需要維護時鐘開銷。本系統(tǒng)還提供一個12C接口 用于其它CPU修改本對時模塊的一些參數(shù)。 本實施例的嵌入式高精度、高分辨率時鐘模塊當用于故障錄波裝置的錄波單 元，為錄波數(shù)據(jù)提供高精度的時標時，嵌入式CPU(可為16位單片機)采用菲利普司的 P89LPC930，時鐘芯片可采用MAXIM公司的DS3232，軟件編程采用移植性非常強的KEILC51 。 以上已以較佳實施例公開了本實用新型，然其并非用以限制本實用新型，凡采用 等同替換或者等效變換方式所獲得的技術方案，均落在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求一種嵌入式智能時鐘模塊，包括16位單片機，其特征在于還包括與16位單片機相連的高守時精度時鐘芯片，所述16位單片機包括以下接口1)與外部GPS裝置的接口；2)SPI接口，通過SPI總線與主CPU相連，用于向主CPU提供高分辨率時鐘信息；3)I2C接口，與主CPU相連，用于主CPU修改本時鐘模塊上的時鐘芯片。
2. 根據(jù)權利要求1所述的嵌入式智能時鐘模塊，其特征在于所述與外部GPS裝置的 接口包括PPM、 PPS、 B碼和串口對時。
專利摘要本實用新型公開了一種嵌入式智能時鐘模塊，包括16位單片機，其特征在于還包括與16位單片機相連的高守時精度時鐘芯片，所述16位單片機包括以下接口1)與外部GPS裝置的接口；2)SPI接口，通過SPI總線與主CPU相連，用于向主CPU提供高分辨率時鐘信息；3)I2C接口，與主CPU相連，用于主CPU修改本時鐘模塊上的時鐘芯片。本實用新型解決了高分辨率時鐘需要主CPU較大開銷難于實現(xiàn)的難題，大大降低了電力系統(tǒng)錄波裝置或其他需要高分辨率高精度時標的嵌入式裝置的主CPU系統(tǒng)設計的復雜度和硬件成本，且可提供給多CPU使用，支持了雙CPU系統(tǒng)需要重復實現(xiàn)GPS對時的問題。
文檔編號G04G3/00GK201540462SQ20092023520
公開日2010年8月4日 申請日期2009年10月20日 優(yōu)先權日2009年10月20日
發(fā)明者付國新, 侍昌江 申請人:國電南京自動化股份有限公司