專利名稱：采用增強(qiáng)捕捉模塊的irig-b對時方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是智能設(shè)備對時技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種接收和解碼^IG-B 對時的方法，即采用增強(qiáng)捕捉(ECAP)模塊的^IG-B (DC)對時方法。
背景技術(shù)：
時間的精確和統(tǒng)一.在電網(wǎng)中是十分重要的。在電力系統(tǒng)的許多領(lǐng)域，諸如時間順序記錄、繼電保護(hù)、故障測距、電能計(jì)費(fèi)、實(shí)時信息采集等都需要有一個統(tǒng)一的、高精度的時間基準(zhǔn)。因?yàn)榫_統(tǒng)一的時間基準(zhǔn)，可以在發(fā)生故障和操作.特別是短時間內(nèi)發(fā)生連續(xù)故障的情況下.方便地分析研究各微機(jī)保護(hù)的動作行為、故障原因、故障類型、故障發(fā)生發(fā)展過程。這對于事故分析.保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行有著重要意義。全球定位系統(tǒng)GPS (Global Positioning System)為全球提供了統(tǒng)一的高精度時間基準(zhǔn).是當(dāng)今精度高的全球授時系統(tǒng)。目前 GPS 對時裝置廣泛采用 IRIG-B (Inter-Range Instrumentation Group-Β)碼方式，^IG-B為一種串行時間交換碼。時幀速率為1幀/s;可傳遞100位的信息。作為應(yīng)用廣泛的時間碼，具用以下主要特點(diǎn)攜帶信息量大，高分辨率；調(diào)制后的B碼帶寬，適用于遠(yuǎn)距離傳輸；分直流、交流兩種；具有接口標(biāo)準(zhǔn)化，國際通用等特點(diǎn)。IRIG時間編碼序列是由美國國防部下屬的靶場儀器組(IRIG)提出的并被普遍應(yīng)用的時間信息傳輸系統(tǒng)。該時碼序列分為G，A，B，E，H，D共六種編碼格式，應(yīng)用最廣泛的是^IG-B格式.簡稱B碼；其突出優(yōu)點(diǎn)是將時間同步信號和秒、分、時、天等時間碼信息加載到頻率為1 kHz的信號載體中。B碼信號是每秒一幀的時間串碼.其基本的碼元是“0”碼元、“1”碼元和“P”碼元，每個碼元占用IOms時間，一幀串碼含100個碼元。碼元“0”和“1”對應(yīng)的脈沖寬度為 2 ms和5 ms. “P”碼元是位置碼元.對應(yīng)的脈沖寬度為8 ms。圖1為碼幀格式示意圖；參見圖1，每幀從參考標(biāo)志ft·開始，也就是連續(xù)兩個8ms脈沖中的第2個8ms脈沖的前沿開始，分別為Pr，第0，1，，99碼元。在ft·和P6之間是BCD字段，傳送的是BCD碼格式的時間信息(包含秒、分、時、天、年信息)，低位在前，高位在后；個位在前十位在后。在P6和P8之間是CF字段，實(shí)現(xiàn)控制功能，可根據(jù)實(shí)際使用時的協(xié)議制定使用方法。在P8和下一個PO之間是SBS字段，是用二進(jìn)制表示的一天中的秒數(shù)。由于B碼信號既含有同步信號，又包含時間信息，需要對信號進(jìn)行采集、分析，而且變電站自動化系統(tǒng)對時間同步的要求又非常苛刻.這就要求變電站智能設(shè)備對B碼信號的分析具有實(shí)時性和準(zhǔn)確性。目前的B碼有兩類對時方法，一是采用TTL集成電路、FPGA和MCU相結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)，利用門電路和觸發(fā)器從編碼信號中提取出秒同步信號，而用MCU實(shí)現(xiàn)時間信息的解碼；但這種采用外接門電路或FPGA的對時方法，其存在著器件較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差、 通用性差、不利于功能擴(kuò)展等缺陷問題。二是采用MCU的GPIO端口通過時間定時中斷采樣， 編碼信號的提取和解碼都在定時中斷中完成；然而現(xiàn)有GPIO的對時方法，為了提高碼元的分辨率，必須提高采樣精度，提高時間中斷頻率，增加了 MCU的處理周期。因此，現(xiàn)有的B碼的對時方法有待進(jìn)一步的改善。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明目的是在于提供一種提高接收的誤碼率以及對時的實(shí)時性和精確性，減少硬件電路復(fù)雜度的采用增強(qiáng)捕捉(ECAP)模塊的^IG-B (DC) 對時方法，實(shí)現(xiàn)同步信號的提取，避免了采用查詢方式的頻繁中斷，減少了 MCU的處理周期，提高了可靠性和通用性。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
采用增強(qiáng)捕捉(ECAP)模塊的^IG-B對時方法，其特征在于，其對時方法為(1)將 ^IG-B碼的TTL信號經(jīng)過光電隔離器件輸入MCU的32位增強(qiáng)捕捉模塊(ECAP)的引腳，送至邊沿審核部分及序列審核部分；
(2)配置ECAP模塊的觸發(fā)事件，在程序中定義對脈沖的上升沿和下降沿捕獲；
(3)根據(jù)ECAP模塊對上升沿和下降沿捕獲的兩次差就是脈沖寬度，然后計(jì)算碼值； 若連續(xù)捕獲的兩個脈沖均為P碼碼元，則計(jì)算的碼值確定為該點(diǎn)時間基準(zhǔn)點(diǎn)，進(jìn)入步
驟⑷；
(4)在確定時間基準(zhǔn)點(diǎn)后，接收Is內(nèi)的碼值就可計(jì)算出當(dāng)前時間，為裝置設(shè)備進(jìn)行時間校準(zhǔn)。作為優(yōu)選方案，上述增強(qiáng)捕捉模塊采用的是32位增強(qiáng)捕捉模塊；
作為優(yōu)選方案，上述邊沿審核即設(shè)置為上升沿或下降沿有效，上述序列審核則是分配當(dāng)前所作用的寄存器(CAP1 CAP4)。上述MCU (Micro Control Unit)，中文名稱為微控制單元。本發(fā)明通過使用MCU的32位ECAP (Enhanced Capture Module)模塊，即增強(qiáng)捕捉模塊^IG-B碼TTL信號經(jīng)過光電隔離器件，減少環(huán)境干擾。該MCU的增強(qiáng)型捕捉模塊的對時方法，不需要定時中斷進(jìn)行采樣，避免了采用查詢方式的頻繁中斷，減少了 MCU的處理周期，提高接收的誤碼率以及對時的實(shí)時性和精確性，通過ECAP脈沖捕捉能力，可以很容易計(jì)算出脈沖寬度，實(shí)現(xiàn)同步信號的提??；同時既滿足了 ^IG-B碼的對時精度，又無需增加其它邏輯器件，簡便可靠，通用性強(qiáng)。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來詳細(xì)說明本發(fā)明； 圖1為IRIG—B碼幀格式示意圖2為^IG-B碼對時電路模塊圖； 圖3為ECAP的時序圖； 圖4為本發(fā)明的解碼流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
圖2為^IG-B碼對時電路模塊圖；圖3為ECAP的時序圖；參見圖2和圖3，本實(shí)施例是提供一種提高接收的誤碼率，減少硬件電路復(fù)雜度，提高通用性的采用增強(qiáng)捕捉 (ECAP)模塊的^IG-B (DC)對時方法，其為直流^IG-B對時方法如下
(1)將^IG-B碼的TTL信號經(jīng)過光電隔離器件輸入MCU的增強(qiáng)捕捉模塊(ECAP)的引腳，并送至邊沿審核部分及序列審核部分。通過實(shí)在光電隔離器件，減少環(huán)境干擾，提高了其精確度。本實(shí)施例中，上述邊沿審核即設(shè)置為上升沿或下降沿有效，序列審核則是分配當(dāng)前所作用的寄存器如CAPl CAP4。(2)配置增強(qiáng)捕捉模塊的觸發(fā)事件，在程序中定義對脈沖的上升沿和下降沿捕獲； 參見圖4，圖4為本發(fā)明的解碼流程(3)首先ECAP中斷，根據(jù)增強(qiáng)捕捉模塊對上升沿和下降沿捕獲的兩次差就是脈沖寬度，從而分辨出該脈沖的^IG-B碼值。若連續(xù)捕獲的兩個脈沖均為P碼碼元，則計(jì)算的碼值確定為該點(diǎn)時間基準(zhǔn)點(diǎn)，進(jìn)入步驟(4)；
(4)在確定時間基準(zhǔn)點(diǎn)后，接收Is內(nèi)的碼值就可計(jì)算出當(dāng)前時間，為裝置設(shè)備進(jìn)行時間校準(zhǔn)。本實(shí)施中的增強(qiáng)捕捉模塊Enhanced Capture (ECAP)Module增強(qiáng)型捕捉模塊，具有4個32bit時間窗捕獲控制寄存器，4個獨(dú)立的邊沿極性(上升沿/下降沿)事件通道等特性。此外，任何具有ECAP模塊的MCU均可以采用本方法實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例采用MCU的32位增強(qiáng)型捕捉模塊的對時方法，不需要定時中斷進(jìn)行采樣，通過ECAP脈沖捕捉能力可以很容易計(jì)算出脈沖寬度，實(shí)現(xiàn)同步信號的提?。槐苊饬瞬捎貌樵兎绞降念l繁中斷，減少了 MCU的處理周期。并且^IG-B碼TTL信號經(jīng)過光電隔離器件，減少環(huán)境干擾，提高接收的誤碼率以及對時的實(shí)時性和精確性，同時不增加外部硬件電路，提高了可靠性和通用性。總上所述，本發(fā)明充分利用了 MCU的ECAP模塊，采用硬件中斷解碼，既滿足了 IRIG-B碼的對時精度，又無需增加其它邏輯器件，簡便可靠，通用性強(qiáng)，避免采用查詢方式的頻繁中斷，減少了 MCU的處理周期。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.采用增強(qiáng)捕捉模塊的^IG-B對時方法，其特征在于，其對時方法為(1)將^IG-B 碼的TTL信號經(jīng)過光電隔離器件輸入MCU的32位增強(qiáng)捕捉模塊的引腳，送至邊沿審核部分及序列審核部分；(2)配置增強(qiáng)捕捉模塊的觸發(fā)事件，在程序中定義對脈沖的上升沿和下降沿捕獲；(3)根據(jù)增強(qiáng)捕捉模塊對上升沿和下降沿捕獲的兩次差就是脈沖寬度，然后計(jì)算碼值；若連續(xù)捕獲的兩個脈沖均為P碼碼元，則計(jì)算的碼值確定為該點(diǎn)時間基準(zhǔn)點(diǎn)，進(jìn)入步驟⑷；(4)在確定時間基準(zhǔn)點(diǎn)后，接收Is內(nèi)的碼值計(jì)算出當(dāng)前時間，為裝置設(shè)備進(jìn)行時間校準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用增強(qiáng)捕捉模塊的^IG-B對時方法，其特征在于，上述增強(qiáng)捕捉模塊采用的是32位增強(qiáng)捕捉模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用增強(qiáng)捕捉模塊的^IG-B對時方法，其特征在于，所述步驟(1)中，上述邊沿審核即設(shè)置為上升沿或下降沿有效，上述序列審核則是分配當(dāng)前所作用的寄存器。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種采用增強(qiáng)捕捉模塊的IRIG-B對時方法，其方法為:將IRIG-B碼TTL信號經(jīng)過光電隔離器件輸入ECAP引腳，送至邊沿及序列審核部分；配置ECAP模塊的觸發(fā)事件，在程序中定義對脈沖的上升沿和下降沿捕獲，捕獲兩次脈沖差就是脈沖的寬度，從而計(jì)算出IRIG-B碼碼元；若連續(xù)兩個P碼碼元，則可確定為該點(diǎn)時間基準(zhǔn)點(diǎn)；在確定時間基準(zhǔn)點(diǎn)后，接收1s內(nèi)的碼值計(jì)算出當(dāng)前時間，為裝置設(shè)備進(jìn)行時間校準(zhǔn)。本發(fā)明不需要定時中斷進(jìn)行采樣，避免了采用查詢方式的頻繁中斷，減少了環(huán)境干擾和MCU的處理周期，提高接收的誤碼率，通過ECAP脈沖捕捉能力，可以很容易計(jì)算出脈沖寬度，實(shí)現(xiàn)同步信號的提取；同時既滿足了IRIG-B碼的對時精度，又無需增加其它邏輯器件，簡便可靠，通用性強(qiáng)。
文檔編號G04G7/02GK102508423SQ20111037162
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月21日
發(fā)明者丁華曉, 任廣宇, 鄭小軍, 陳某舟 申請人:江蘇西電南自智能電力設(shè)備有限公司