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：

　　struct tm

　　{

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

　　  int tm_min;           /* 分.  [0-59] */

　　  int tm_hour;          /* 时.  [0-23] */

　　  int tm_mday;          /* 日.  [1-31] */

　　  int tm_mon;           /* 月.  [0-11] */

　　  int tm_year;          /* 年   - 1900.  */

　　  int tm_wday;          /* 一周中的第几天.   [0-6] */

　　  int tm_yday;          /* 一年中的第几天.[0-365]    */

　　  int tm_isdst;         /* 时令.    [-1/0/1]*/

　　#ifdef  __USE_BSD

　　  long int tm_gmtoff;      

　　  __const char *tm_zone; /* 时区 */

　　#else

　　  long int __tm_gmtoff;    

　　  __const char *__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：

   #define SET_SYSTIME 0

   #define SET_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。