一种基于单片机UART接口接收IRIG-B码对时信号的实现方式，仅需配备RS485芯片及单片机的一个UART通信端口即可完成时间同步功能。该方法无需依赖CPLD等复杂逻辑器件，便可实现对IRIG-B格式时间码的有效解析，适用于各类自动化设备的时间校准。由于GPS授时设备输出的IRIG-B码通常通过RS232或RS485接口传输，其信号起始电平为逻辑1，而单片机的UART接口采用TTL电平标准，且规定起始位为逻辑0，两者在电平标准和逻辑极性上存在不兼容。为此，本方法提出将GPS装置输出的IRIG-B码信号进行反相处理，即改变其逻辑极性，使原起始的高电平变为低电平，从而满足UART通信协议中对起始位的要求。反相后的信号再经由RS485芯片进行电平转换与驱动，适配UART接口的电平规范。最终，经过电平调制和极性调整的信号可被单片机UART口正确识别，形成包含起始位、数据位和停止位的标准通信帧格式，实现对IRIG-B码的解析与时间信息的准确获取。该方案结构简洁、成本低、可靠性高，适合广泛应用于工业自动化领域的时间同步场景。
1、 在变电站中，通常配置一套统一的时间同步系统，该系统可由一面或多面时钟装置屏构成，其结构形式可选用主从式或主备式。时间同步系统与继电保护装置之间通过EIA RS-422/485标准接口传输IRIG-B（DC）码信号，实现精确对时。只要继电保护装置配备支持EIA RS-422/485接口的IRIG-B码解码功能，无论来自何种品牌，均可接入站内统一的对时网络。保护装置内部集成IRIG-B解码模块，采用典型对时模式：解码模块负责解析出标准时间信息及对时脉冲信号，随后通过串行通信接口将时间数据发送至各功能插件。同时，各功能单元直接从该对时模块获取对时脉冲，确保全系统时间高度一致。该方案结构清晰、兼容性强，有利于提升保护设备动作时序的准确性和整个变电站自动化系统的协调运行能力，为故障录波、事件顺序记录等关键功能提供可靠的时间基准。
2、 2 IRIG-B码解码模块的硬件设计方案
3、 早期IRIG-B码的解码通常采用TTL集成电路配合单片机的方式实现。该方式通过门电路和触发器从编码信号中提取秒同步脉冲，再由单片机完成时间信息的解析。尽管这种结构目前仍有应用，但存在元器件数量多、系统结构复杂、可靠性偏低、同步精度有限、通用性不足以及难以扩展功能等缺陷。
4、 为克服上述不足，本方案选用CPLD（复杂可编程逻辑器件）实现B码解码功能，具体采用Altera公司生产的EPM3256芯片。开发与仿真平台选用MAX+PLUSⅡ软件，该工具支持原理图输入与VHDL语言编程，并允许两种设计方式的混合使用。在本设计中，底层逻辑模块采用VHDL语言编写，顶层系统则通过原理图方式进行整合与连接。该软件具备门级仿真能力，可对设计进行功能验证和时序分析，同时支持将最终程序直接下载至目标芯片。
5、 外部输入的IRIG-B码以RS485差分电平形式传输，需经电平转换为TTL信号以便后续处理。本设计选用ADI公司的ADM2483作为转换芯片，该器件为带电气隔离的增强型RS485收发器，具备失效保护、短路电流限制、过热自动关断及恢复等保护机制，提升了系统的稳定性和抗干扰能力。系统所需的5 MHz时钟信号由外部有源晶振提供，确保时基准确可靠。整体硬件架构2所示，各模块协同工作，实现了高集成度、高精度与高可靠性的B码解码功能。
6、 IRIG-B码解码模块的软件设计主要基于其特定的时间编码机制。IRIG（靶场仪器组）是由美国靶场委员会制定的一套时间标准，包含四种并行和六种串行二进制时间码格式，其中应用最广泛的是IRIG-B格式。该格式分为直流（DC）码和交流（AC）码两类，交流码通过将1kHz正弦波载波对直流码进行幅度调制生成，而直流码则采用脉宽编码方式表达信息。每一帧B码时长为1秒，共包含100个码元，每个码元持续10毫秒。码元类型共有三种：位置标识符的脉冲宽度为8毫秒，用于表示参考标志Pr以及位置标记P0至P9；二进制1对应5毫秒脉宽，0则为2毫秒。每帧数据从参考标志Pr开始计数，即以连续两个8毫秒脉冲中第二个的上升沿作为起始点，依次为Pr、第0位直至第99位。Pr与P5之间的区域为BCD字段，用于传输以BCD码形式表示的时间信息，包括秒、分、时和天数，数据排列遵循低位在前、高位在后，个位在前、十位在后的顺序。P5至P8之间为控制功能字（CF），用于传递配置或状态信息，具有辅助校验和系统控制作用。解码程序需准确识别各码元的脉宽特征，提取时间数据并完成解析，确保时间信息的高精度还原。
