PCI-E总线GPS同步时钟卡的研究

发布时间：2017-09-29 18:17

  本文关键词：PCI-E总线GPS同步时钟卡的研究

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【摘要】：时间同步对于系统集成一直都有至关重要的用途,随着PC机总线由传统的ISA总线和PCI总线升级到了高速的PCI-Express(PCI-E)总线,过去针对电力系统而设计的基于这两种总线的GPS同步时钟卡也需要进行升级,本文旨在开发基于全新PCI-E总线的GPS同步时钟卡,为电力自动化系统中的故障录波及事件记录等智能设备提供精确时间。基于本卡小批量数据传输和响应中断的特点,选用了南京沁恒公司(WCH)自主研发的CH367作为PCI-E总线接口芯片,利用该芯片制作PC机板卡的成本相对于其他方式而言可大大减少。为了解决高速PC机与低速单片机访问双口RAM速率不匹配的问题,本文创新性提出了奇偶页的数据交换思想。并首次使用了双机联合调试的办法来调试驱动程序,大大减少了驱动调试的时间,降低了驱动调试的难度。本文提出了一种用CH367芯片联合STC单片机、双口RAM、CPLD等芯片来设计GPS同步时钟卡的硬件设计方案,主要实现将IRIG-B格式时间码解码成200us精确时间刻度写入双口RAM,并通过中断或查询方式提供给PC机对时,还可接受被PC机同步对时,实现RS-232方式的绝对时标信息输出,秒、分、时三种空接点脉冲输出,并实现时间日期显示功能,预计同步授时精度优于15us。为使PC机应用程序能访问本卡,又设计了一种同步时钟从卡的驱动程序方案,并使用Windbg调试工具来对设计好的驱动程序进行了调试。为了测试硬件设计和驱动程序的正确性,用VC6.0开发了一款上位机测试软件。经过测试,成功用查询方式和中断方式经PCI-E总线读取了GPS同步时钟卡上双口RAM中的200us时间刻度,并为PC机完成授时,对时精度优于15us;并捕获到了同步时钟卡的RS-232方式输出的时标信息以及秒分时三种脉冲输出;时间日期显示电路正常工作。
【关键词】：时间同步 PCI-Express 驱动 同步时钟卡 GPS
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM76
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 论文的来源与意义9-10
• 1.2 同步时钟卡国内外发展现状10-13
• 1.3 电力系统中同步授时的各种方式13-14
• 1.4 论文研究内容与组织结构14-16
• 2 同步时钟从卡的关键技术16-22
• 2.1 PC机总线16-19
• 2.2 WDF驱动19-21
• 2.3 本章小结21-22
• 3 同步时钟从卡的硬软件设计22-39
• 3.1 同步时钟从卡功能及性能指标22-23
• 3.2 同步时钟从卡设计思想23
• 3.3 同步时钟从卡的硬软件电路设计方法23-34
• 3.4 同步时钟从卡的授时精度和时间分辨率分析34-36
• 3.5 同步时钟从卡的应用算法分析36-37
• 3.6 本章小结37-39
• 4 基于WDF框架的同步时钟从卡的驱动设计39-47
• 4.1 驱动程序基本对象39-40
• 4.2 驱动程序设计方法40-46
• 4.3 本章小结46-47
• 5 同步时钟从卡的双机联合调试及结果分析47-54
• 5.1 应用程序的设计47
• 5.2 双机联合调试47-48
• 5.3 同步时钟从卡功能分析论证48-53
• 5.4 本章小结53-54
• 6 论文小结与展望54-56
• 6.1 论文小结54-55
• 6.2 展望55-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-60
• 附录一 (攻读硕士学位期间发表学术论文)60

【参考文献】

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本文编号：943513