CN205788173U - 计算机pci‑e授时卡 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种计算机PCI‑E授时卡，包括：卫星接收机与卫星天线相连以接收卫星信号；串/并转换模块的输入端与卫星接收机相连，串/并转换模块的输出端与控制模块相连；驱动器的输入端与卫星接收机相连；接口芯片的输入端通过通讯接口接入IRIG‑B信号，接口芯片的输出端与信号处理模块的输入端相连；控制模块的输入端与串/并转换模块、驱动器和信号处理模块的输出端相连，控制模块的输出端与通讯接口和PCI‑E总线接口相连；PCI‑E总线接口进一步与个人计算机PC相连。本实用新型设置PCI‑E授时卡与计算机连接方式为PCI‑E插槽连接，兼容性更好，集成在计算机内部，不影响计算机的美观和计算机的可移动性能。

Description

计算机PCI-E授时卡

技术领域

本实用新型涉及计算机授时技术领域，特别涉及一种计算机PCI-E授时卡。

背景技术

GPS/北斗不仅是高精度定位系统，而且也是高精度的实时标准时间信号。GPS/北斗定位授时24小时全天候，目前，GPS/北斗接收机输出的1PPS秒脉冲信号与标准时间的最大误差不超过±20ns。另外，GPS/北斗接收机可以通过串口输出包含当前UTC时间(协调世界时)的语句，因此，若分散在各地的各测控设备都采用GPS/北斗时间校时，则可免去各测控设备与测控中心的时间信息传递，并取得高精度的时间同步。

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。IRIG-B在我国的授时领域应用相当广泛，其中IRIG-B(DC)为直流码，IRIG-B(AC)为交流码。

PCI外部设备互连总线是英特尔(Intel)公司1991年下半年首先提出的，并得到IBM、AST、HP、和DELL等100多家计算机公司的响应，于1993年正式推出了PCI局部总线标准。此标准允许在计算机内安装多达10个遵从PCI标准的扩展卡。

PCI-E(PCI Express)是新一代的总线接口。2001年英特尔公司提出了要用新一代的技术取代PCI总线和多种芯片的内部连接，并称之为第三代I/O总线技术。随后在2001年底，包括Intel、AMD、DELL、IBM在内的20多家业界主导公司开始起草新技术的规范，并在2002年完成，对其正式命名为PCI Express。它采用了点对点串行连接，比起PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到PCI所不能提供的高带宽。

原有的计算机PCI授时卡有两个问题：

(1)PCI总线接口已经逐步被取代，新的计算机出厂很少有PCI总线的插槽而是配备PCI-E插槽；

(2)原有的PCI授时卡，只跟GPS系统对时间的，方法比较单一。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种计算机PCI-E授时卡，设置PCI-E授时卡与计算机硬件连接方式为PCI-E插槽连接，兼容性更好，可以完美的集成在计算机内部，不影响计算机的美观和计算机的可移动性能。

为了实现上述目的，本实用新型的实施例提供一种计算机PCI-E授时卡，所述PCI-E授时卡安插到个人计算机PC的PCI-E插槽中，所述PCI-E授时卡包括：卫星接收机、串/并转换模块、驱动器、控制模块、信号处理模块、接口芯片、PCI-E总线接口，其中，所述卫星接收机与卫星天线相连以接收卫星信号；所述串/并转换模块的输入端与所述卫星接收机相连，所述串/并转换模块的输出端与所述控制模块相连；所述驱动器的输入端与所述卫星接收机相连，以接收来自所述卫星接收机的1PPS脉冲信号；所述接口芯片的输入端通过通讯接口接入IRIG-B信号，所述接口芯片的输出端与所述信号处理模块的输入端相连，由所述信号处理模块对所述IRIG-B信号进行处理；所述控制模块的输入端与所述串/并转换模块、所述驱动器和所述信号处理模块的输出端相连，所述控制模块的输出端与所述通讯接口和所述PCI-E总线接口相连，以根据所述IRIG-B信号获取当前时间和1PPS脉冲信号，并发送至所述通讯接口和所述PCI-E总线接口；所述PCI-E总线接口进一步与个人计算机PC相连，以发送当前时间和1PPS脉冲信号至所述个人计算机PC，对所述个人计算机PC进行授时。

进一步，所述卫星接收机为GPS卫星接收机或北斗卫星接收机，其中，所述GPS卫星接收机与GPS卫星天线相连，所述北斗卫星接收机与所述北斗卫星天线相连。

进一步，所述通讯接口采用DB9接口。

进一步，所述控制模块采用微控制器MCU，所述MCU通过PCI总线与所述PCI-E总线接口进行通信。

进一步，所述PCI-E授时卡安插到所述个人计算机PC的PCI-E插槽中，发送当前时间和1PPS脉冲信号至所述个人计算机PC，对所述个人计算机PC进行授时。

本实用新型实施例的计算机PCI-E授时卡，具有以下有益效果：

(1)PCI-E授时卡与计算机硬件连接方式为PCI-E插槽连接，兼容性更好，可以完美的集成在计算机内部，不影响计算机的美观和计算机的可移动性能。

(2)PCI-E授时卡可以选用多种时钟源信号，支持GPS/北斗、IRIG-B(AC、DC)码多种授时源。

(3)使用1PPS硬件中断方式触发系统中断，实时性强且精度高。

(4)硬件安装和软件操作都非常简单，适合大多数人使用。

(5)单独提供动态链接库文件，用户可以将其嵌入到自己的系统中，进行二次开发，极大的满足了客户的需求。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本实用新型实施例的计算机PCI-E授时卡的结构图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型实施例的计算机PCI-E授时卡，包括：卫星接收机1、串/并转换模块2、驱动器3、控制模块4、信号处理模块5、接口芯片6和PCI-E总线接口7。其中，PCI-E授时卡安插到个人计算机PC的PCI-E插槽中。

具体地，卫星接收机1与卫星天线相连以接收卫星信号。

在本实用新型的一个实施例中，卫星接收机1为GPS卫星接收机1或北斗卫星接收机1。其中，GPS卫星接收机1与GPS卫星天线相连，北斗卫星接收机1与北斗卫星天线相连。卫星接收机1接收到卫星信号并解算出当前的时间、经度、纬度、高度坐标、UTC(世界协调时)的时间数据等信息，传输至控制模块44。

串/并转换模块2的输入端与卫星接收机1相连，串/并转换模块2的输出端与控制模块4相连。由于卫星接收的输出接口为串口，通过串/并转换模块2将数据进行转换，发送至控制模块4

卫星接收机1进一步输出秒脉冲1PPS信号，该信号的精度可以达到±20ns。驱动器3的输入端与卫星接收机1相连，以接收来自卫星接收机1的1PPS脉冲信号。

接口芯片6的输入端通过通讯接口接入IRIG-B信号，接口芯片6的输出端与信号处理模块5的输入端相连，由信号处理模块5对IRIG-B信号进行处理，解算出当前的时间和1PPS信号，传输至控制模块4。

在本实用新型的一个实施例中，通讯接口8可以采用DB9接口。

控制模块4的输入端与串/并转换模块2、驱动器3和信号处理模块5的输出端相连，控制模块4的输出端与通讯接口和PCI-E总线接口7相连，根据IRIG-B信号获取当前时间和1PPS脉冲信号，并发送至通讯接口和PCI-E总线接口7。

具体地，当时间源采用外部输入IRIG-B码时，控制模块4的解码电路能够根据B码的起点前沿信号产生同步秒脉冲信号，该信号的精度可以达到±50ns，同时可以输出解析B码中的时间信息。

在本实用新型的一个实施例中，秒脉冲1PPS脉冲信号经过驱动后，通过MAX232芯片接入通讯接口DB9串口第一脚对外输出。

在本实用新型的一个实施例中，控制模块4采用微控制器MCU，MCU通过PCI总线与PCI-E总线接口7进行通信，实现高性能的数据传送。

PCI-E总线接口7进一步与个人计算机PC相连，以发送当前时间和1PPS脉冲信号至个人计算机PC，对个人计算机PC进行授时。

在本实用新型的一个实施例中，PC提供PCI-E总线的接口驱动程序，实现计算机软件对总线数据的提取。

本实用新型的计算机PCI-E授时卡安插在PCI插槽内，可完美地集成在计算机内部。PCI-E插槽是目前计算机主板带有最多数量的插槽类型。通常在台式机主板上，设置有1～2个PCI-E插槽，从而使得本实用新型的通用性和实用性都非常强。其中，PCI-E授时卡安插到个人计算机PC的PCI-E插槽中，发送当前时间和1PPS脉冲信号至个人计算机PC，对个人计算机PC进行授时。

PCI-E卡接口方式可以由计算机主板提供电源，不需要外部单独供电。只要将PCI-E授时卡插到PCI-E插槽中即可工作，在计算机机箱内占用极小的空间，并且操作简单，无须专业人员进行任何操作，适合大多数人使用。

需要说明的是，无论使用内部的卫星接收机1授时，还是接收外部的IRIG-B码输入，都是先获得标准的时间信息，之后产生一路中断信号，响应到中断后通过个人计算机PC的Windows核心底层函数校准系统时间。

具体地，个人计算机PC可以提供计算机授时软件，软件采用Windows API编程，支持的操作系统为Windows XP和Windows 7，程序稳定、可靠。通过授时软件中的按钮切换，选择当前使用的时钟源。软件的中断程序中检测最新的秒起点中断信号，相关的一些状态值，当确定这些值都为正常后，用有效的时间信息校对计算机的时间。在计算机授时软件中，可以显示当前的时间和所用的时间源。例如，采用GPS/北斗时间源，还可以显示经纬度、时间等信息。

首先由软件对时间源和端口进行检测和配置，配置完成后，等待PCI-E的信号中断。当产生数据包时，接收数据包并解码；当产生秒脉冲中断后，首先判断当前时间数据包是否已经收到，且时间源状态有效。如果时间数据包未达到状态，则退出并等待下一次中断到来，在显示界面中提示数据无效；如果时间数据包解码正常，且时间源状态有效，则将时间数据中的秒时间加1后修正系统时间，并在软件界面显示。

在授时软件打开之后，程序会将会按照注册表中相关的设定自动运行。当程序接收到中断信号后，如果当前时间源状态有效，则通过Windows的底层函数修改计算机的时间。本软件可以在通用的计算机上稳定的运行。

本实用新型的计算机PCI-E授时卡配套提供动态链接库文件，用户可以将其嵌入到自己的系统中，进行二次开发，极大的满足了客户的需求。

根据本实用新型实施例的计算机PCI-E授时卡，支持GPS/北斗、IRIG-B(AC、DC)码多种授时源。利用GPS/北斗卫星定位系统和IRIG-B码的高精度的时间基准作为标准，硬件上以PCI-E卡的形式，将时间信息和精确的1PPS秒脉冲信号通过计算机的PCI-E总线接口7传输给计算机。再由软件对计算机授时，另计算机时间实时与时间源达到同步，或者提供标准而且精确的时间信息给用户进行二次开发。本实用新型实现了PCI授时卡的升级换代，实现了计算机的高精度授时。

本实用新型实施例的计算机PCI-E授时卡，具有以下有益效果：

(1)PCI-E授时卡与计算机硬件连接方式为PCI-E插槽连接，兼容性更好，可以完美的集成在计算机内部，不影响计算机的美观和计算机的可移动性能。

(2)PCI-E授时卡可以选用多种时钟源信号，支持GPS/北斗、IRIG-B(AC、DC)码多种授时源。

(3)使用1PPS硬件中断方式触发系统中断，实时性强且精度高。

(4)硬件安装和软件操作都非常简单，适合大多数人使用。

(5)提供动态链接库文件，用户可以将其嵌入到自己的系统中，进行二次开发，极大的满足了客户的需求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求极其等同限定。

Claims (5)

1.一种计算机PCI-E授时卡，其特征在于，所述PCI-E授时卡安插到个人计算机PC的PCI-E插槽中，所述PCI-E授时卡包括：卫星接收机、串/并转换模块、驱动器、控制模块、信号处理模块、接口芯片、PCI-E总线接口，其中，

所述卫星接收机与卫星天线相连以接收卫星信号；

所述串/并转换模块的输入端与所述卫星接收机相连，所述串/并转换模块的输出端与所述控制模块相连；

所述驱动器的输入端与所述卫星接收机相连，以接收来自所述卫星接收机的1PPS脉冲信号；

所述接口芯片的输入端通过通讯接口接入IRIG-B信号，所述接口芯片的输出端与所述信号处理模块的输入端相连，由所述信号处理模块对所述IRIG-B信号进行处理；

所述控制模块的输入端与所述串/并转换模块、所述驱动器和所述信号处理模块的输出端相连，所述控制模块的输出端与所述通讯接口和所述PCI-E总线接口相连，以根据所述IRIG-B信号获取当前时间和1PPS脉冲信号，并发送至所述通讯接口和所述PCI-E总线接口；

所述PCI-E总线接口进一步与个人计算机PC相连，以发送当前时间和1PPS脉冲信号至所述个人计算机PC，对所述个人计算机PC进行授时。

2.如权利要求1所述的计算机PCI-E授时卡，其特征在于，所述卫星接收机为GPS卫星接收机或北斗卫星接收机，其中，所述GPS卫星接收机与GPS卫星天线相连，所述北斗卫星接收机与所述北斗卫星天线相连。

3.如权利要求1所述的计算机PCI-E授时卡，其特征在于，所述通讯接口采用DB9接口。

4.如权利要求1所述的计算机PCI-E授时卡，其特征在于，所述控制模块采用微控制器MCU，所述MCU通过PCI总线与所述PCI-E总线接口进行通信。

5.如权利要求1所述的计算机PCI-E授时卡，其特征在于，所述PCI-E授时卡安插到所述个人计算机PC的PCI-E插槽中，发送当前时间和1PPS脉冲信号至所述个人计算机PC，对所述个人计算机PC进行授时。