英创信息技术主板EM9360 IRIG-B码校时方案

EM9360是英创公司推出的基于AT91SAM9260的同时支持3网口，6串口和CAN通讯接口的高性能ARM9工控主板。经过我们精心的设计，使得EM9360还具有了强大的扩展功能，最终可通过EM9360构建成同时支持4网口，双CAN，22串口的网络通讯终端，基于其强大的通讯功能，EM9360广泛应用于电力、铁路，电信等行业。在上述行业中，除了对设备的通讯功能，运行稳定性有很高的要求之外，一般还需要系统具有高精度的时间同步功能。鉴于此，EM9360预留了一路时间同步输入（PPS_IN）接口，通过此接口可使EM9360与时钟源保持精确时间同步，同时EM9360还保留了一路时间同步输出（PPS_OUT）接口，可让其作为时间服务器，同步其它设备。

本文主要介绍EM9360通过GPS时钟源产生的IRIG-B（DC）码实现时间同步的方法。IRIG是美国靶场司令委员会制定的一种时间标准，其中的串行时钟编码共有6种格式，即A、B、D、E、G、H。它们的主要差别是时间码的帧速率不同，广泛应用的IRIG-B即其中的B型编码，B型码的时帧速率为1帧/s，可传递100位信息。图1是IGIG-B码示意图，其时帧周期是1s，每秒100个码元，使用脉宽编码方式，每个码元脉宽10ms，共三种码元，其中高电平5ms和2ms分别表示二进制 “1”，“0”，高电平8ms为位置标识，分别为P0,P1,…P9。连续两个8ms宽度脉冲的第二个8ms脉冲的前沿为秒准点标志，也是一个时间格式的帧参考标志。一个时间格式帧包含了秒，时，分，天数，年份，控制位等丰富的信息。

IRIG-B码标准

在使用IRIG-B码时钟源与EM9360与进行时间同步时，用户并不需要关心IRIG-B码的具体含义，实现方法，仅需要将B码送到EM9360的PPS_IN接口就行了，EM9360的驱动程序将完成B码解码，同步等工作。下面从应用层面介绍用户如何使用EM9360的IRIG-B校时功能。

1、通过标准的文件操作方式来打开系统的校时功能

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

2、关闭由CreateFile打开的HANDLE，即关闭系统校时功能。
CloseHandle(hGPSFile);

3、用户可以调用DeviceIoControl来查看系统最近一次同步的时间，调用方法如下：
#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打开的HANDLE
IOCTL_IRIG_B_GET_TIME, // 操作码，即上面的宏定义
NULL,
0,
(LPVOID) pSyncTime,
sizeof( SYSTEMTIME ),
&dwBytesReturned,
NULL
);
}

4、用户可以通过修改系统注册表来配置灵活的校时方案，通过注册表的设置，可实现时间秒同步、分钟同步、小时同步或日同步，对应的注册表项如下：（下面的注册表键值为系统默认值）
[HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\BuiltIn\GPS1]
'DeviceArrayIndex'=dword:1
'Prefix'='GPS'
'Dll'='irig_b.dll'
'DeviceID'=dword:1a
'Priority256'=dword:88
; AutoSync =0: 禁止校时功能; =1: 秒同步; =2: 分同步; = 3: 小时同步; = 4: 日同步
'AutoSync'=dword:2 ; minute sync
; SyncMinute：当AutoSync为小时同步时，在SyncMinute分钟进行同步
'SyncMinute'=dword:3b ; 0x3b = 59 -> minute on sync
; SyncHour： 当AutoSync为日同步时，在SyncHour小时进行同步
'SyncHour'=dword:17 ; 0x17= 23 -> hour on sync

传统的工控板卡在对IRIG-B码处理时，通常需要增加额外的硬件（如单片机，FPGA）对B码进行解码，然后再通过串口、总线或其它形式将数据交给主控板卡处理，增加了系统成本和操作难度，EM9360可直接对B码进行解码，不需要增加任何硬件就能实现毫秒级精度的时间同步，大大降低了系统复杂程度，节约了成本，提高了系统稳定性。

该校时方案同样实用于英创其它9260系列工控主板，如EM9160，EM9260。