专利名称：嵌入式智能时钟模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种为电力系统自动装置提供高精度、高分辨率的实时时钟，属
于电力自动化技术领域。
背景技术：
在电力系统中，几乎所有自动化装置都需要有一个高精度，高分辨率的实时时钟， 尤其对故障录波，已经到10微秒的分辨率，一般的时钟芯片的分辨最多到十分之一秒，如 果需要分辨到毫秒、微秒，就需要CPU维护一个微秒级的定时器，这样既耗CPU资源，又对 多任务系统下的操作系统也是一种负担，随着对故障录波时间的精度和分辨率要求越来越 高，要求对时钟系统的设计也越来越高。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是为电力系统自动装置提供一种高精度、高分辨 率的实时时钟。 为解决上述技术问题，本实用新型是通过采取以下技术方案来实现的 —种嵌入式智能时钟模块，包括16位单片机，其特征在于还包括与16位单片机
相连的高守时精度时钟芯片，所述16位单片机包括以下接口 1)与外部GPS (全球卫星定位系统)装置的接口 ； 2) SPI接口 ，通过SPI总线与主CPU相连，用于向主CPU提供高分辨率时钟信息，时
钟分辨率可达20微秒； 3) I2C接口 ，与主CPU相连，用于主CPU修改本时钟模块上的时钟芯片。 前述的嵌入式智能时钟模块，其特征在于与外部GPS装置的接口包括PPM(分脉 冲)、PPS (秒脉冲)、B码(国际通用时间格式码)、串口对时，除了串口对时外部对时误差 均可小于l微秒。 本实用新型的设计原理把系统的时钟放在一个廉价的高速单片机上实现，由它 来维护一个20微秒的实时时钟，同时把和GPS所有的对时方式集中设计到该模块中，对其 它CPU提供一个标准的SPI接口 ，由SPI给各个CPU提供统一的时钟，同时提供一个I2C接 口 ，利用此接口主CPU可修改本时钟模块上的时钟芯片，从而满足实际应用中对录波装置 或其嵌入式装置高精度，高分辨率的时钟要求。 本实用新型的有益效果是 本实用新型解决了高分辨率时钟需要主CPU较大开销难于实现的难题，大大降低 了电力系统录波装置或其他需要高分辨率高精度时标的嵌入式装置的主CPU系统设计的 复杂度和硬件成本，且可提供给多CPU使用，支持了双CPU系统需要重复实现GPS对时的问 题。
图1为本实用新型的硬件示意图； 图2为本实用新型的电路原理图； 图3为本实用新型实施实例的工作过程图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作具体的介绍。 本实用新型的嵌入式智能时钟模块，由高性能嵌入式16位单片机组成的一个单 片机系统。硬件系统工作的时候，系统通过配置适应外部对时方式，系统内包含一个高守时 精度的时钟芯片，守时精度在士2PPM，以保证系统在掉电或者没有外部GPS对时时有一个 高守时精度的时钟。在外部GPS装置对时信号丢失的情况下内部守时误差在2小时内小于 ls。系统封装了和外面GPS对时的所有对时方式的接口，包括PPM、PPS、B码、串口对时。对 其它CPU本实用新型提供一个10M的SPI 口 ，主CPU只需要在需要时间信息的时候通过SPI 总线读取即可获得高分辨率时钟信息，不需要维护时钟开销。本系统还提供一个12C接口 用于其它CPU修改本对时模块的一些参数。 本实施例的嵌入式高精度、高分辨率时钟模块当用于故障录波装置的录波单 元，为录波数据提供高精度的时标时，嵌入式CPU(可为16位单片机)采用菲利普司的 P89LPC930，时钟芯片可采用MAXIM公司的DS3232，软件编程采用移植性非常强的KEILC51 。 以上已以较佳实施例公开了本实用新型，然其并非用以限制本实用新型，凡采用 等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
权利要求一种嵌入式智能时钟模块，包括16位单片机，其特征在于还包括与16位单片机相连的高守时精度时钟芯片，所述16位单片机包括以下接口1)与外部GPS装置的接口；2)SPI接口，通过SPI总线与主CPU相连，用于向主CPU提供高分辨率时钟信息；3)I2C接口，与主CPU相连，用于主CPU修改本时钟模块上的时钟芯片。
2. 根据权利要求1所述的嵌入式智能时钟模块，其特征在于所述与外部GPS装置的 接口包括PPM、 PPS、 B码和串口对时。
专利摘要本实用新型公开了一种嵌入式智能时钟模块，包括16位单片机，其特征在于还包括与16位单片机相连的高守时精度时钟芯片，所述16位单片机包括以下接口1)与外部GPS装置的接口；2)SPI接口，通过SPI总线与主CPU相连，用于向主CPU提供高分辨率时钟信息；3)I2C接口，与主CPU相连，用于主CPU修改本时钟模块上的时钟芯片。本实用新型解决了高分辨率时钟需要主CPU较大开销难于实现的难题，大大降低了电力系统录波装置或其他需要高分辨率高精度时标的嵌入式装置的主CPU系统设计的复杂度和硬件成本，且可提供给多CPU使用，支持了双CPU系统需要重复实现GPS对时的问题。
文档编号G04G3/00GK201540462SQ20092023520
公开日2010年8月4日 申请日期2009年10月20日 优先权日2009年10月20日
发明者付国新, 侍昌江 申请人:国电南京自动化股份有限公司