基于FPGA的IRIG-B編碼器的設計

if pps上升沿then rx_count=0

else接收到數據and rx_count

M12T在每個1 pps的上升沿過后送出當前時間，而FPGA通過UART接收到時間時，B碼當前幀已經啟動，據此形成的B碼要等下一個pps參考點之后才可以發送，所以對接收的時間要進行預進位處理。

本文在FPGA預處理部分設計了一個RTC計時鏈，在每個1 pps的上升沿，計時鏈向上進位，編碼模塊從RTC計時鏈取絕對時間。從UART接收到新的時間后，如果該時間與計時鏈的值有差異，則將通過計時鏈的同步置數接口修正計時鏈的值。同時計時鏈負責把M12T的二進制時間轉換成壓縮的BCD碼，還要根據當前接收到的年月日，計算當天是全年中的第幾天，即IRIG-B碼中的Day字段，而且在預加1 s和轉換時間格式時，要注意閏年和月大和月小對Day字段的影響。

4 IRIG-B編碼模塊實現

4.1 IRIG-B DC編碼模塊

分析B碼可以發現，秒的最低位出現在MMH=1處，分的最低位出現在MMH=10處，小時的最低位出現在MMH=20處，依次類推。按照圖1，容易得出時間寄存器輸出時刻和碼元計數器MMH之間的關系。由于碼元周期固定為10 ms，可以這樣實現編碼，定義一個模10的計數器MML和邏輯向量CMP(9 down to0)來表征一個碼元在10 ms的狀態。MML每ms加1，同時根據MML的值，選擇CMP的一位更新輸出狀態，步驟如下：

(1)構建模10計數器MML，以及一個1 ms定時器；

(2)在PPM12信號的上升沿復位MML和1 ms定時器；

(3)1 ms定時器溢出時，MML加1；

(4)根據MML和CMP輸出編碼信號IRIG_B_OUT，即IRIG_B_OUT=CMP(MML)；

(5)在PPM12的上升沿根據第3.1節所得碼元計數器MMH重新加載CMP

算法VHDL描述如下：

在上述VHDL編碼的實現中，MSCLK為1 mS計數脈沖，同步于PPM12信號的上升沿。CMP的輸出值由函數IRIG_B根據輸入參數決定，若為0，則輸出“0000000011”，對應2 ms；若為1則輸出“0000011111”，對應5 ms，在索引脈沖和參考點Pr處，CMP取值“0011111111”，對應8 ms。而最終的編碼輸出IRIG_B_OUT在每個1 ms脈沖的上升沿，根據CMP(MML)的值決定為高或為低。