CN109525354A - 一种基于拨码开关控制的串口对时装置及其配置方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了基于拨码开关控制的串口对时装置及其配置方法。其中，基于拨码开关控制的串口对时装置，包括：IRIG‑B码输入接口，用于接收IRIG‑B外部时间基准信号；本地时钟处理模块，用于获取IRIG‑B外部时间基准信号并生成与世界标准时间同步的本地时间基准；拨码开关，与拨码开关处理模块相连；拨码开关处理模块，其用于读取拨码开关的位置状态，并根据拨码开关的不同位置状态，配置串口输出参数，生成串口报文配置信息；串口对时报文生成模块，其用于获取拨码开关处理模块的串口报文配置信息，进而生成与之对应的串口对时报文；读取本地时钟处理模块的本地时间基准，并组织到发送的串口报文中。本公开具有设计巧妙、结构简单、操作便捷和配置快速的效果。

Description

一种基于拨码开关控制的串口对时装置及其配置方法

技术领域

本公开属于电力系统串口对时设备领域，尤其涉及一种基于拨码开关控制的串口对时装置及其配置方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

目前变电站中继电保护设备、录波装置、监控系统和DCS(分布式控制系统)等系统实现时间同步，主要通过电力系统同步时钟装置提供的IRIG-B时间同步码来实现变电站全网时间同步的。但是在有些变电站中的被授时设备，如某些监控后台主机、DCS系统主机，不具备IRIG-B码对时信号输入接口，仅提供串口对时接口，并且一般不同被授时设备厂家定义的串口对时报文不同。

现有的串口对时装置一般仅提供一种串口对时报文，不能满足变电站中多功能串口对时要求，因此，亟需一种仅需要硬件设置拨码开关，就可以输出多种功能的串口对时装置。

发明内容

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种基于拨码开关控制的串口对时装置，其具有设计巧妙、结构简单、操作便捷和配置快速的效果。

本公开的一种基于拨码开关控制的串口对时装置，包括：

IRIG-B码输入接口，其用于接收IRIG-B外部时间基准信号；

本地时钟处理模块，其用于获取IRIG-B外部时间基准信号并生成与世界标准时间同步的本地时间基准；

拨码开关，其与拨码开关处理模块相连；

拨码开关处理模块，其用于读取拨码开关的位置状态，并根据拨码开关的不同位置状态，配置串口输出参数，生成串口报文配置信息；

串口对时报文生成模块，其用于获取拨码开关处理模块的串口报文配置信息，进而生成与之对应的串口对时报文；读取本地时钟处理模块的本地时间基准，并组织到发送的串口报文中。

在一个或多个实施例中，所述基于拨码开关控制的串口对时装置，还包括：

串口对时报文发送模块，其与串口对时报文生成模块相连，用于将串口对时报文生成模块打包好的串口对时报文发送出去。

在一个或多个实施例中，所述串口对时报文发送模块串接有电磁隔离模块，用来提高串口报文抗干扰性和可靠性。

在一个或多个实施例中，所述IRIG-B外部时间基准信号为来自电力系统同步时钟装置输出的同步IRIG-B码信号。

本公开的另一方面，是提供一种基于拨码开关控制的串口对时装置的配置方法。

本公开的一种基于拨码开关控制的串口对时装置的配置方法，包括：

配置串口对时装置的拨码开关；

循环检测拨码开关对应的GPIO接口电平信号状态；

在一个循环周期内，根据检测到的各GPIO接口电平信号状态来为拨码开关配置相应功能，生成串口报文配置信息。

在一个或多个实施例中，所述GPIO接口电平信号状态为高电平信号或低电平信号。

在一个或多个实施例中，当检测到各GPIO接口电平信号状态后，分别对比各GPIO接口电平信号状态是否变化。

在一个或多个实施例中，若GPIO接口电平信号状态发生变化，则向该GPIO接口对应的拨码开关发出触发信号来改变拨码开关的状态。

在一个或多个实施例中，所述触发信号为执行信号或取消信号。

在一个或多个实施例中，若GPIO接口电平信号状态未发生变化，则忽略该GPIO接口及其对应的功能，直至其电平信号状态改变。

本公开的有益效果是：

(1)本公开通过在现有的常规串口报文输出装置上增设拨码开关及相应电路，将原本需要通过研发技术人员临时修改程序或者通过登入系统进行网络功能配置，简化为仅需要在装置上操作硬件完成，大大提高了装置使用的便捷性，降低了对专业技术人员的要求，并且该结构简单，成本低廉，具有广泛的应用前景和推广价值，适合推广应用。

(2)本公开利用拨码开关产生高电平信号或低电平信号，反馈给所述的拨码开关处理模块触发其相应的串口报文发送功能，实现了通过硬件操作代替软件操作的功能，达到了操作简单实用的效果。

(3)本公开可根据串口对时装置功能需要，设置多组拨码开关，分别对应各个功能配置，可以通过不同拨码快速配置串口对时装置不同的功能，实现实用性更广。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1是本公开的基于拨码开关控制的串口对时装置外部正面视图；

图2是本公开的基于拨码开关控制的串口对时装置的原理框图；

图3是本公开的基于拨码开关控制的串口对时装置的配置流程图。

其中，1-串口对时装置本体，2-拨码开关S1，3-拨码开关S2，4-IRIG-B码输入接口。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

术语解释：

IRIG-B码：

IRIG是英文InterRange Instrumentation Group的缩写。IRIG是美国靶场仪器组的简称。IRIG时间标准有两大类：一类是并行时间码格式，这类码由于是并行格式，传输距离较近，且是二进制，因此远不如串行格式广泛；另一类是串行时间码，共有六种格式，即A、B、D、E、G、H。它们的主要差别是时间码的帧速率不同，IRIG-B即为其中的B型码。B型码的时帧速率为1帧/s；可传递100位的信息。作为应用广泛的时间码，B型码具用以下主要特点：携带信息量大，经译码后可获得1、10、100、1000c/s的脉冲信号和BCD编码的时间信息及控制功能信息；高分辨率；调制后的B码带宽，适用于远距离传输；分直流、交流两种；具有接口标准化，国际通用等特点。

UTC：协调世界时，又称世界统一时间、世界标准时间、国际协调时间。由于英文(CUT)和法文(TUC)的缩写不同，作为妥协，简称UTC。协调世界时是以原子时秒长为基础，在时刻上尽量接近于世界时的一种时间计量系统。

GPIO接口：General Purpose Input Output(通用输入/输出)简称为GPIO，或总线扩展器，人们利用工业标准I2C、SMBus或SPI接口简化了I/O口的扩展。每个GPIO端口可通过软件分别配置成输入或输出。

如图1和图2所示，本公开实施例的一种基于拨码开关控制的串口对时装置，其中，串口对时装置本体1包括：IRIG-B码输入接口，本地时钟处理模块，拨码开关，拨码开关处理模块，串口对时报文生成模块和串口对时报文发送模块。

其中，(1)IRIG-B码输入接口，其用于接收IRIG-B外部时间基准信号。

IRIG-B码输入接口4与本地时钟处理模块单向连接，如图1所示。

(2)本地时钟处理模块，其用于获取IRIG-B外部时间基准信号并生成与世界标准时间同步的本地时间基准。

具体地，本地时钟处理模块通过识别相连的脉冲类型的方法来找到IRIG-B码的准时沿。当发现两个连续相连的脉冲都为8ms脉冲信号，则第二个脉冲信号的上升沿即为IRIG-B码的准时沿。识别出IRIG-B码准时沿后，开始识别IRIG-B码的脉冲信号类型，并将它们存储在100bit的缓存中，对照IRIG-B码标准，组织出IRIG-B码所含的时间信息。

(3)拨码开关，其与拨码开关处理模块单向连接。

(4)拨码开关处理模块，其用于读取拨码开关的位置状态，并根据拨码开关的不同位置状态，配置串口输出参数，生成串口报文配置信息。

在本实施例中，本实施例中选用串口波特率设置功能、校验位设置功能和输出串口报文选择功能三项功能来说明。如附图1标记2拨码开关S1与串口波特率设置功能相对应，最多可配置16种波特率。附图1中标记3拨码开关S2与串口校验位设置功能和输出串口报文选择功能对应，其中拨码开关S2中的第1个拨码开关到第4个拨码开关代表串口报文输出类型，最多可配置输出16中串口对时报文，第5个拨码开关和第6个拨码开关代表串口校验位设置功能，可以配置为奇校验、偶校验和无校验三种功能。

(5)串口对时报文生成模块，其用于获取拨码开关处理模块的串口报文配置信息，进而生成与之对应的串口对时报文；读取本地时钟处理模块的本地时间基准，并组织到发送的串口报文中。

(6)串口对时报文发送模块，其与串口对时报文生成模块相连，用于将串口对时报文生成模块打包好的串口对时报文发送出去。

具体地，所述串口对时报文发送模块串接有电磁隔离模块，用来提高串口报文抗干扰性和可靠性。

其中，所述IRIG-B外部时间基准信号为来自电力系统同步时钟装置输出的同步IRIG-B码信号。

在上述结构基础上，本实例以波特率设置功能、串口校验位设置功能和输出串口报文选择功能为例说明该基于拨码开关控制的串口对时装置配置方法，如图3所示，具体如下：

配置串口对时装置上的拨码开关，默认状态下为全关状态，即S1[3:0]为“0000”，S2[5:0]为“0000”。例如首次配置拨码关口S1[3:0]为“0011”，代表串口波特率为9600bits/s，拨码开关S2的第5个和第6拨码开关设置S2[5:4]为“00”，代表串口无校验，拨码开关S2第1个到第4个拨码开关设置S2[3:0]为“0011”，代表输出第3种串口对时报文。设置完成S1和S2拨码开关后，串口对时装置拨码开关处理模块循环检测各拨码开关对应的GPIO接口电平信号，检测到来自拨码开关S1对应的GPIO接口电平信号状态发生变化，S1[3:0]为“0011”，则拨码开关处理模块发出执行信号，配置串口波特率寄存器实现波特率为9600bits/s功能；拨码开关处理模块检测到拨码开关S2[5:4]对应的GPIO接口电平状态没有发生变化，则串口校验功能保持默认状态，而拨码开关S2[3:0]对应的GPIO接口电平状态发生变化，S2[3:0]为“0011”，则拨码开关处理模块发出相应的执行信号，配置输出串口报文类型寄存器，使串口对时报文生成模块生成对应的报文。

如此可按变电站现场设备实际功能需求直接通过串口对时装置上的拨码开关完成对各功能的配置，相比现有的需要修改串口对时装置程序或者通过终端连接串口对时装置再登入系统配置各功能，减少了配置步骤，改变配置方式，便捷程度大大提升。

相应地，串口对时装置可能具有其他功能，如串口对时报文发送频率，按照每秒或每分发送一次，串口对时报文携带的时间信息，按照北京时间、UTC时间还是其他时区时间等，以上功能均可通过拨码开关进行配置，具有良好的扩展性。

本公开的一种基于拨码开关控制的串口对时装置的配置方法，包括：

配置串口对时装置的拨码开关；

循环检测拨码开关对应的GPIO接口电平信号状态；

在一个循环周期内，根据检测到的各GPIO接口电平信号状态来为拨码开关配置相应功能，生成串口报文配置信息。

其中，所述GPIO接口电平信号状态为高电平信号或低电平信号。

当检测到各GPIO接口电平信号状态后，分别对比各GPIO接口电平信号状态是否变化。

若GPIO接口电平信号状态发生变化，则向该GPIO接口对应的拨码开关发出触发信号来改变拨码开关的状态。

其中，所述触发信号为执行信号或取消信号。

若GPIO接口电平信号状态未发生变化，则忽略该GPIO接口及其对应的功能，直至其电平信号状态改变。

本公开通过在现有的常规串口报文输出装置上增设拨码开关及相应电路，将原本需要通过研发技术人员临时修改程序或者通过登入系统进行网络功能配置，简化为仅需要在装置上操作硬件完成，大大提高了装置使用的便捷性，降低了对专业技术人员的要求，并且该结构简单，成本低廉，具有广泛的应用前景和推广价值，适合推广应用。

本公开利用拨码开关产生高电平信号或低电平信号，反馈给所述的拨码开关处理模块触发其相应的串口报文发送功能，实现了通过硬件操作代替软件操作的功能，达到了操作简单实用的效果。

本公开可根据串口对时装置功能需要，设置多组拨码开关，分别对应各个功能配置，可以通过不同拨码快速配置串口对时装置不同的功能，实现实用性更广。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种基于拨码开关控制的串口对时装置，其特征在于，包括：

IRIG-B码输入接口，其用于接收IRIG-B外部时间基准信号；

本地时钟处理模块，其用于获取IRIG-B外部时间基准信号并生成与世界标准时间同步的本地时间基准；

拨码开关，其与拨码开关处理模块相连；

拨码开关处理模块，其用于读取拨码开关的位置状态，并根据拨码开关的不同位置状态，配置串口输出参数，生成串口报文配置信息；

串口对时报文生成模块，其用于获取拨码开关处理模块的串口报文配置信息，进而生成与之对应的串口对时报文；读取本地时钟处理模块的本地时间基准，并组织到发送的串口报文中。

2.如权利要求1所述的一种基于拨码开关控制的串口对时装置，其特征在于，所述基于拨码开关控制的串口对时装置，还包括：

串口对时报文发送模块，其与串口对时报文生成模块相连，用于将串口对时报文生成模块打包好的串口对时报文发送出去。

3.如权利要求2所述的一种基于拨码开关控制的串口对时装置，其特征在于，所述串口对时报文发送模块串接有电磁隔离模块，用来提高串口报文抗干扰性和可靠性。

4.如权利要求1所述的一种基于拨码开关控制的串口对时装置，其特征在于，所述IRIG-B外部时间基准信号为来自电力系统同步时钟装置输出的同步IRIG-B码信号。

5.一种如权利要求1-4中任一项所述的基于拨码开关控制的串口对时装置的配置方法，其特征在于，包括：

配置串口对时装置的拨码开关；

循环检测拨码开关对应的GPIO接口电平信号状态；

在一个循环周期内，根据检测到的各GPIO接口电平信号状态来为拨码开关配置相应功能，生成串口报文配置信息。

6.如权利要求5所述的基于拨码开关控制的串口对时装置的配置方法，其特征在于，所述GPIO接口电平信号状态为高电平信号或低电平信号。

7.如权利要求5所述的基于拨码开关控制的串口对时装置的配置方法，其特征在于，当检测到各GPIO接口电平信号状态后，分别对比各GPIO接口电平信号状态是否变化。

8.如权利要求7所述的基于拨码开关控制的串口对时装置的配置方法，其特征在于，若GPIO接口电平信号状态发生变化，则向该GPIO接口对应的拨码开关发出触发信号来改变拨码开关的状态。

9.如权利要求8所述的基于拨码开关控制的串口对时装置的配置方法，其特征在于，所述触发信号为执行信号或取消信号。

10.如权利要求7所述的基于拨码开关控制的串口对时装置的配置方法，其特征在于，若GPIO接口电平信号状态未发生变化，则忽略该GPIO接口及其对应的功能，直至其电平信号状态改变。