基于FPGA的IRTG-B碼編解碼器的設計與實現

3 IRRIG-B解碼模塊設計
3．1 鎖相環PLL模塊
PLL鎖相環模塊用于實現系統同步功能，以使外部信號脈沖和提供的標準時鐘脈沖相位同步，從而實現輸入信號頻率對標準信號頻率的自動跟蹤。PLL主要由鑒相器(PD)、環路濾波器(LPF)和壓控振蕩器(VCO)等三個基本部件組成。本文選用Ouartus II軟件中宏功能庫中自帶的PIX模塊來實現其相位同步功能。
3．2 IRIG-B解碼模塊
對IRIG-B碼進行解碼就是將B中包含的標準時間信號和天、時、分、秒信息提取出來。解碼的關鍵在于判別IRIG-B碼的幀開始標志位和相應的秒、時、分、天的位置和信息。通過檢測B碼中各個碼元的寬度(高電平)，可以判斷相應的時間信息。該模塊可完成對IRIG-B碼的寬度檢測。如果寬度為8，則確定是位置識別標志，如果檢測到兩個連續的寬度都是8，第二個寬度為8的脈沖則作為幀開始標志位。如果寬度為5，則對應的數值為“1”，如果寬度為2，則對應的數值為“0”。
本設計采用10 kHz基準信號來采樣IRIG-B碼信號以提取碼元相關信息。由于10kHz與外部頻率脈沖不能完全同步，有一定時間誤差。所以，利用10 kHz脈沖信號來采樣B碼信號，可使三種碼元不會出現重疊，從而可以提高采樣精度。在捕獲方式下，當滿足捕獲條件時，硬件可自動將計數器中的數據寫入存儲器中，當B碼信號的上升沿到來時，計數器開始計數，下降沿到來時則停止計數，并通過采樣計數數值范圍來判斷對應的碼元，從而將直流碼解出。表1所列是用10kHz采樣B碼的信息表，圖7所示是IRIG-B解碼模塊示意圖。

3．3 雙端口RAM和控制模塊
本系統中的RAM模塊主要完成時間信息的存儲，RAM通過讀寫控制信號來進行讀寫控制。當讀寫信號為高電平時進行寫操作，此時可以通過寫地址線控制把數據存儲到相應的存儲單元中；為低電平時則進行讀操作，此時可通過讀地址線控制把相應存儲單元的數據讀出。從而完成整個數據存儲的讀取，圖8所示是該雙端口RAM和控制模塊的示意圖。

4 結束語
基于FPGA的IRIG-B碼編解碼器有利于硬件電路的簡化并縮短開發周期，同時其工作穩定，可靠性高，可提供精確時間信息，在工程實踐中得到日益廣泛的應用。本系統采用模塊化設計，其系統的各個模塊之間有較好的關聯性，又有一定的獨立性，便于后期對系統功能的擴展。當以串行方式進行數據傳輸，用一個I／O端口即可完成數據的接收和發送，因而既節省系統資源，又可解決并行傳輸通道之間的相互干擾問題。