英创信息技术EM928x工控主板IRIG-B码校时

在工控行业很多领域中，需要控制系统具有高精度的时间同步功能，IRIG就是美国靶场司令委员会制定的一种时间标准，英创在EM928x系列的Linux工控主板上实现了IRIG-B码校时功能。

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

首先在硬件连接上，我们使用GPIO23复用为接收IRIG-B码脉冲信号的管脚，所以只需要将时钟源发出的IRIG-B码脉冲接到GPIO23，需要注意的是，GPIO管脚的输入电压不能超过3.3V，否则会引起CPU的异常或是损坏。如果时钟源发出的脉冲为5V，就需要将电平转换为3.3V才可以接入。硬件连接好后，我们来看看应用程序的实现方法：

首先需要打开IRIG-B这个设备节点：

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

if(fd < 0)

printf("open faile\n");

接下来使用标准的调用接口read和write就可以获取和设置时间了，程序中使用了struct tm这个结构体来进行获取时间的信息传递：

structtm

{

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

inttm_min; /* 分. [0-59] */

inttm_hour; /* 时. [0-23] */

inttm_mday; /* 日. [1-31] */

inttm_mon; /* 月. [0-11] */

inttm_year; /* 年 - 1900. */

inttm_wday; /* 一周中的第几天. [0-6] */

inttm_yday; /* 一年中的第几天.[0-365] */

inttm_isdst; /* 时令. [-1/0/1]*/

#ifdef __USE_BSD

longinttm_gmtoff;

__constchar*tm_zone; /* 时区 */

#else

longint__tm_gmtoff;

__constchar*__tm_zone;

#endif

};

因为是直接从时钟源中获取的时间，所以我们只需要关注tm结构体中的年月日时分秒这六个成员。接下来我们进行读取时间的操作：

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);

读取时间是通过阻塞的方式实现的，板卡会等到一次完整的时间脉冲信息才会返回本次时间，如果没有获取到完整的信息，会在5秒后返回系统时间并且打印提示信息。

为了方便客户将时钟源提供的时间设置到板卡中，英创公司提供了专用接口在驱动中获取时间并写入到系统或是RTC中，即write()函数，当调用write时，板卡会阻塞等待从时钟源获取一次完整的时间信息，然后根据写入的参数，将时间直接设置到系统中或者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");

按照上面的例子调用write就可以将从时钟源获取的时间写入到板卡中，当输入的数据为0时，驱动会阻塞等待一次完整的时间信息，获得时间后将时间设置到系统中，阻塞等待的时间同样为5s，否则返回不能获取时间的信息。

如果输入的数据为1时，驱动会同样阻塞等待一次完整的时间信息，获得时间后将时间同时设置到硬件实时时钟和系统中，阻塞等待的时间同样为5s，否则返回不能获取时间的信息。

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，英创Linux工控主板EM928x系列可直接对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。