FPGA实现的IRIG-B编码器：低成本提升时间同步精度

本文主要探讨了EDA/PLD（电子设计自动化/可编程逻辑器件）技术中基于FPGA（现场可编程门阵列）的IRIG-B编码器设计。IRIG-B编码，全称为Inter-Range Instrumentation Group Binary，是一种广泛应用于全球多种测试设备的时间同步标准，尤其在靶场测量、工业控制、电力系统保护、计算、通信和气象等领域。B码分为直流码（DC码）和交流码（AC码），其中交流码是通过1kHz正弦波进行数字调制的，具有固定的调制比。 FPGA在B码编码器中的应用显著降低了系统的复杂性和设计难度。相比于传统的基于MCU（微控制器）或DSP（数字信号处理器）以及数字逻辑电路的解决方案，FPGA技术能简化硬件实现，减少成本，并提升编码精度和系统的灵活性。通过结合GPS引擎，编码器可以直接利用GPS的100 pps（每秒100脉冲）信号触发码元的生成，确保了时间基准的准确性。 编码过程涉及硬件实现的DC和AC码元生成，利用查找表技术确保每个码元的上升沿都非常精确，作为百分秒级的时间参考点。此外，通过预进位功能，编码器能够提供绝对时间的精确度，支持实时系统的同步需求，同时确保多节点数据采集的严格同步，对于异步事件的分析和度量提供了有力支持。 IRIG-B编码的具体格式中，每个码元占10ms，由一个同步参考点（Pr脉冲的上升沿）和10个索引标记组成，分别用8ms的高电平、5ms的逻辑1和2ms的逻辑0来表示。交流码的载波是1kHz的正弦信号，调制比例范围为1/6至1/2，这决定了逻辑1状态下的信号幅度。 总结来说，本文介绍了如何利用FPGA技术在EDA/PLD中实现高效、精确的IRIG-B编码器设计，这种设计的优势在于简化系统设计、降低成本、提高精度和灵活性，为多种测试设备提供可靠的时钟同步服务。