必看！基于复旦微FMQL20S400M国产平台的B码对时，破解电力授时难题

在电力等众多对时间精度要求极高的领域，精准授时至关重要。今天，分享一个基于复旦微FMQL20S400M四核ARM Cortex-A7（PS端） + FPGA可编程逻辑资源（PL端）异构多核SoC处理器的B码对时案例，开发环境如下：

Windows开发环境：Windows 7 64bit、Windows 10 64bit

PL端开发环境：Procise 2023.1

IAR：IAR Embedded Workbench ARM 8.11.2

硬件平台：创龙科技TLFM20S-EVM评估板（基于FMQL20S400M国产平台）

IRIG-B码对时原理

IRIG-B(inter-range instrumentationgroup-B)码是一种时间同步标准，通常用于精确的时间测量和数据同步，广泛应用于电力、通信、航空等领域。

IRIG-B码为每秒一帧的时间串码，一帧串码中包含100个码元，频率为1KHz，即每个码元占用10ms时间。IRIG-B码基本的码元为"0"码元、"1"码元和"P"码元，"0"码元和"1"码元对应的脉冲宽度为2ms和5ms，"P"码元为位置码元，对应的脉冲宽度为8ms，IRIG-B码信息的基本码元的示意图如下所示。

图 1

下图为一帧的IRIG-B码脉冲序列结构示意图。连续两个"P"码元表示整秒的开始，第二个"P"码元的脉冲前沿为“准时”参考点，定义其为"Pr"。每10个码元有一个位置码元，共有10个，定义其为P1，P2，…，P9，P0。IRIG-B 码时间格式的时序为秒、分、时、天，所占信息位分别为：秒7位、分7位、时6位、天10位，其位置在P0 ~ P5之间。

通常，从"Pr"开始对码元进行编号，分别定义为第0，1，2，…，99码元，则“秒”信息位于第1、2、3、4、6、7、8码元，“分”信息位于第10、11、12、13、15、16，17码元，“时”信息位于第20、21、22、23、25、26码元，“天”信息位于第30、31、32、33、35、36、37、38、40、41码元。

图 2

IRIG-B码对时典型应用

IRIG-B码对时可应用于继电保护装置、电力RTU、电力录波器、通讯管理机、电能质量在线监测等领域。创龙科技已基于TLFM20S-EVM评估板（基于FMQL20S400M）实现IRIG-B码对时方案，降低了终端用户的开发难度，缩减了研发时间，可快速进行产品方案评估与技术预研。

图 3

基于FMQL20S400M的IRIG-B码对时方案

本文主要介绍创龙科技TLFM20S-EVM评估板（基于FMQL20S400M）实现IRIG-B码信号解析功能。

为了简化描述，本文仅摘录部分方案功能描述与测试结果。

案例说明

评估板通过RS485串口获取卫星时钟同步装置输出的IRIG-B信号，并对IRIG-B信号进行解码，将其转化为时间信息，然后通过RS232串口以每间隔一秒发送一次的频率将时间发送至上位机，并通过串口终端进行显示。程序功能框图如下所示。

图 4

案例测试

将评估板的调试串口CON4(USB TO UART0)连接至PC机，将评估板的RS232串口连接至PC机，将卫星时钟同步装置的ANT接口连接至GPS天线模块，将卫星时钟同步装置OUT2接口连接至评估板的RS485接口，硬件连接如下图所示。

图 5

将本案例的PL端.bin格式可执行文件拷贝至"/lib/firmware/"目录下，并将PL端可执行文件重命名为system_wrapper.bin，然后执行如下命令加载PL端可执行文件。

Target#echo system_wrapper.bin > /sys/class/fpga_manager/fpga0/firmware

图 6

上述命令执行完成后，等待5-10s，即可观察到RS232串口终端将打印时间数据信息。

备注：由于IRIG-B码帧含100个码元，每码元10ms，其中60个码元携带时间信息，总耗时600ms，因此解码及串口传输时间信息时，误差在1秒内属正常范围。

图 7

到这里，演示步骤就全部结束了。若各位工程师想要查看更多关于复旦微FMQL20S400M 国产平台的相关案例演示，欢迎通过公众号（Tronlong创龙科技）查阅，快来亲身体验一下吧！

审核编辑 黄宇