/****************************************************************************** 版权所有： 文件名称： rt_gps.c 文件版本： 01.01 创建作者: sunxi 创建日期： 2008-06-04 功能说明： GPS时钟模块驱动程序。 其它说明： 1. GPS卫星同步时钟只保证整秒时PR上升沿的精度（一般1us之内）， 其它bit的上升沿精度并不保证。 2. GPS接收模块只给出秒脉冲和串口数据。 3. 使用B码对时的时候，B码给的数据中可能包含闰秒（负闰秒：58->0; 正闰秒：60->0），所以秒的有效数据范围为0～60。但是系统中其它 计时模块没有闰秒的概念，单独在B码模块使用闰秒有可能造成整个计时 系统的混乱，所以最终决定将秒的有效数据范围还是限制在0～59，这样 当正闰秒出现时，系统时间将是：58->59->0->0-1。初步估计，这种影响 在可接受的范围之内。 4. 目前在冷火Linux平台上对时误差<8US.(2010-11-23) 修改记录： */ /*------------------------------- 头文件 -------------------------------------- */ #include "bspconfig.h" #include "my_rtc.h" #include "rt.h" // sunxi 20220408 #include "mcf5441x_gpio.h" //#include "linux/math64.h" /*------------------------------- 宏定义 -------------------------------------- */ #if CFG_BSP_DEBUG #define _DEBUG_GPS #endif #define DTIM_CLOCK_PER_US (CFG_CPU_CLK/2/1000000) #define GPS_SIGAL_DIFF 1 //GPS信号宽度误差 #define GPS_IRIG_CODE_0 0 #define GPS_IRIG_CODE_1 1 #define GPS_IRIG_CODE_P 2 /*------------------------------ 全局变量 ------------------------------------- */ extern int g_clock_mode; struct timespec g_sys_time; static struct rtc_time_t tmp_sys_time; //毫秒中断的参考值 unsigned int g_1s_refence; //输入信号是否合法，合法为1，不合法为0 int g_signal_valid; //GPS对时使用的保活计数值 unsigned int g_keep_alive_gps; //处理B码的全局变量 unsigned int g_irig_old_value; unsigned int g_irig_old_interval; unsigned int g_irig_code_index; unsigned char g_irig_code[100]; /*------------------------------ 函数声明 ------------------------------------- */ int _gps_irig_decode(unsigned char *code,struct rtc_time_t * p_tm ); void _ms_update_time(void); void _gps_capture_isr(void); void _gps_1s_isr(void); void gps_isr(void); /*------------------------------ 外部函数 ------------------------------------- */ /****************************************************************************** 函数名称： gps_init 函数版本： 01.01 创建作者: sunxi 创建日期： 2008-08-06 函数说明： gps初始化。 参数说明： 无 返回值： 成功返回0. 修改记录： */ int gps_init(void) { //设置GPIO //GPIO_GPS_INT_INIT(); //对时输入 //GPIO_GPS_INIT(); //对时输出 //以下设置输入捕获定时器 //设置DTIM扩展模式寄存器。 MCF_REG08(MCF_DTIM_DTXMR(CFG_DTIM_GPS_CAP)) = 0; //设置DTIM模式寄存器。定时器时钟源为1M，所以定时器分辨率为1us。 //32位计数值的计数周期为4294.967296s(大于1.1小时), MCF_REG16(MCF_DTIM_DTMR(CFG_DTIM_GPS_CAP)) = (unsigned short)(0 | MCF_DTIM_DTMR_RST //允许定时器 | MCF_DTIM_DTMR_CLK_DIV1 //输入clock除1 // | MCF_DTIM_DTMR_FRR //自由运行模式(free run） | MCF_DTIM_DTMR_ORRI //当参考计数值到达后，产生DMA或中断 // | MCF_DTIM_DTMR_OM //输出模式为低脉冲模式 // | MCF_DTIM_DTMR_CE_ANY //上升沿和下降沿都捕获 | MCF_DTIM_DTMR_PS(DTIM_CLOCK_PER_US - 1));//将定时器clock周期设为1us。 //不清零,因为内核中使用了该定时器 //清除计数值 //MCF_REG32(MCF_DTIM_DTCN(CFG_DTIM_GPS_CAP)) = 0; //清除中断 MCF_REG08(MCF_DTIM_DTER(CFG_DTIM_GPS_CAP)) = MCF_DTIM_DTER_CAP | MCF_DTIM_DTER_REF; //申请实时中断 rt_request_irq(CFG_DTIM_VECTOR_BEGIN + CFG_DTIM_GPS_CAP,CFG_INT_LEVEL_CLOCK,gps_isr,"gps_isr_cap"); //设置参考值 g_1s_refence = MCF_REG32(MCF_DTIM_DTCN(CFG_DTIM_GPS_CAP)) + 1000000; MCF_REG32(MCF_DTIM_DTRR(CFG_DTIM_GPS_CAP)) = g_1s_refence; return 0; } int gps_exit(void) { // MCF_REG16(MCF_DTIM_DTMR(CFG_DTIM_GPS_CAP)) = 0; //和内核ustimer共用定时器，不能关闭 rt_free_irq(CFG_DTIM_VECTOR_BEGIN + CFG_DTIM_GPS_CAP); return 0; } int gps_get_time(struct timespec *p_ts) { //register long tv_sec,tv_nsec; //uint32_t flags; //unsigned int dtcn,dtrr,ref; //检查参数 if(p_ts == 0) return -1; #if 0 //关中断 rt_irq_save(flags); dtrr=g_1s_refence; dtcn=MCF_REG32(MCF_DTIM_DTCN(CFG_DTIM_GPS_CAP)); //得到当前时间 tv_sec = g_sys_time.tv_sec; //恢复中断级别 rt_irq_restore(flags); ref = dtrr - 1000000; tv_nsec = (dtcn - ref)*1000; while(tv_nsec > 1000000000) { tv_sec++; tv_nsec -= 1000000000; } p_ts->tv_sec = tv_sec; p_ts->tv_nsec = tv_nsec; #else struct timeval tv; gettimeofday(&tv,NULL); p_ts->tv_sec = tv.tv_sec + 8*60*60; p_ts->tv_nsec = tv.tv_usec * 1000; #endif return 0; } int gps_set_time(struct timespec *p_ts) { // register long tv_sec,tv_nsec; //uint32_t flags; //检查参数 if(p_ts == 0) return -1; //关中断 rt_irq_save(flags); g_sys_time = *p_ts; //(**1**) g_1s_refence = MCF_REG32(MCF_DTIM_DTCN(CFG_DTIM_GPS_CAP)) + (1000000000 - p_ts->tv_nsec)/1000; //为了防止边界中断问题，这里让MCF_DTIM_DTCN和MCF_DTIM_DTRR的差值人为加多100us, //加多100us后，会导致定时中断推迟100us的产生，但不影响时间的正确获取. //(**2**) MCF_REG32(MCF_DTIM_DTRR(CFG_DTIM_GPS_CAP)) = g_1s_refence+100; //如果参考中断标志产生，清除中断 if (MCF_REG08(MCF_DTIM_DTER(CFG_DTIM_GPS_CAP))& MCF_DTIM_DTER_REF) { MCF_REG08(MCF_DTIM_DTER(CFG_DTIM_GPS_CAP)) = MCF_DTIM_DTER_REF; } //恢复中断级别 rt_irq_restore(flags); return 0; } /****************************************************************************** 函数名称： gps_disable 函数版本： 01.01 创建作者： 创建日期： 2014-12-02 函数说明： 禁止GPS输入功能。 参数说明： 无 返回值： 无. 修改记录： */ void gps_disable(void) { MCF_REG16(MCF_DTIM_DTMR(CFG_DTIM_GPS_CAP)) &= ~MCF_DTIM_DTMR_CE_ANY; } /****************************************************************************** 函数名称： gps_enable 函数版本： 01.01 创建作者： 创建日期： 2014-12-02 函数说明： 使能GPS输入功能。 参数说明： 无 返回值： 无. 修改记录： */ void gps_enable(void) { MCF_REG16(MCF_DTIM_DTMR(CFG_DTIM_GPS_CAP)) |= MCF_DTIM_DTMR_CE_ANY; } /****************************************************************************** 函数名称： gps_reset 函数版本： 01.01 创建作者: sunxi 创建日期： 2008-08-06 函数说明： gps对时模块复位。 参数说明： 无 返回值： 成功返回0. 修改记录： */ int gps_reset(void) { //全局变量清零 g_signal_valid = 0; g_keep_alive_gps = 0; g_irig_old_value = 0; g_irig_old_interval = 0; g_irig_code_index = 0; return 0; } /****************************************************************************** 函数名称： gps_isr 函数版本： 01.01 创建作者: sunxi 创建日期： 2008-08-06 函数说明： gps中断处理函数。 参数说明： 无 返回值： 成功返回0. 修改记录： */ void gps_isr(void) { // rt_printf("gps_isr\n\r"); //毫秒中断 if(MCF_REG08(MCF_DTIM_DTER(CFG_DTIM_GPS_CAP)) & MCF_DTIM_DTER_REF) { MCF_REG08(MCF_DTIM_DTER(CFG_DTIM_GPS_CAP)) = MCF_DTIM_DTER_REF; _gps_1s_isr(); } //捕获中断 if(MCF_REG08(MCF_DTIM_DTER(CFG_DTIM_GPS_CAP)) & MCF_DTIM_DTER_CAP) { MCF_REG08(MCF_DTIM_DTER(CFG_DTIM_GPS_CAP)) = MCF_DTIM_DTER_CAP; timespec_to_rtc(g_sys_time, &tmp_sys_time, 1); _gps_capture_isr(); rtc_to_timespec(&tmp_sys_time, &g_sys_time); } } /*------------------------------ 内部函数 ------------------------------------- */ //闰年判断 int _is_leap_year(int year) { if ((((year & 0x3) == 0) && (year % 100 != 0)) ||(year % 400 == 0)) return 1; else return 0; } //日期转换，给出一年中的第几天(从1开始，不是从0开始)，算出是这一年的几月几日 int _days_translate(struct rtc_time_t * pt,int year,int day) { static int month_last_day[2][13]= { {0,31,59,90,120,151,181,212,243,273,304,334,365}, //平年 {0,31,60,91,121,152,182,213,244,274,305,335,366}, //闰年 }; int i; int *last_day; if(pt == 0 || day == 0 || day > 366) return -1; last_day = month_last_day[_is_leap_year(year)]; for(i=0;i<13;i++) { if(day<=last_day[i]) { break; } } pt->month = (unsigned char)i; pt->day = (unsigned char)(day-last_day[i-1]); return 0; } int _gps_irig_decode(unsigned char *code,struct rtc_time_t * p_tm ) { #if 0 int tmp; //检查P码位置 if( code[0]!=GPS_IRIG_CODE_P ||code[9]!=GPS_IRIG_CODE_P ||code[19]!=GPS_IRIG_CODE_P ||code[29]!=GPS_IRIG_CODE_P ||code[39]!=GPS_IRIG_CODE_P ||code[49]!=GPS_IRIG_CODE_P ||code[59]!=GPS_IRIG_CODE_P ||code[69]!=GPS_IRIG_CODE_P ||code[79]!=GPS_IRIG_CODE_P ||code[89]!=GPS_IRIG_CODE_P) return -1; //秒 tmp = ((code[8]<<2)+(code[7]<<1)+code[6])*10 +(code[4]<<3)+(code[3]<<2)+(code[2]<<1)+(code[1]); if(tmp>=60) return -2; p_tm->ms = (unsigned short)(tmp*1000 + p_tm->ms%1000); //分 tmp = ((code[17]<<2)+(code[16]<<1)+code[15])*10 +(code[13]<<3)+(code[12]<<2)+(code[11]<<1)+(code[10]<<0); if(tmp>=60) return -3; p_tm->min=(unsigned char)tmp; //时 tmp = ((code[26]<<1)+code[25])*10 +(code[23]<<3)+(code[22]<=24) return -4; p_tm->hour=(unsigned char)tmp; if(g_clock_mode == CLOCK_MODE_GPS_B_YEAR_NONE) { //不带年的B码对时 //日 tmp = ((code[41]<<1)+code[40])*100 +((code[38]<<3)+(code[37]<<2)+(code[36]<<1)+code[35])*10 + (code[33]<<3)+(code[32]<<2)+(code[31]<<1)+code[30]; if(tmp>366 || tmp == 0) return -5; p_tm->year = tmp_sys_time.year; _days_translate(p_tm,p_tm->year + 2000,tmp); } else if(g_clock_mode == CLOCK_MODE_GPS_B_YEAR) { //带年的B码对时 //日 tmp=((code[38]<<3)+(code[37]<<2)+(code[36]<<1)+code[35])*10+ (code[33]<<3)+(code[32]<<2)+(code[31]<<1)+code[30]; if(tmp>31||tmp==0) return -6; p_tm->day = (unsigned char)tmp; //月 tmp=(code[43]<<3)+(code[42]<<2)+(code[41]<<1)+code[40]; if(tmp > 12) return -7; p_tm->month = (unsigned char)tmp; //年 tmp=((code[58]<<3)+(code[57]<<2)+(code[56]<<1)+code[55])*10+ (code[53]<<3)+(code[52]<<2)+(code[51]<<1)+code[50]; p_tm->year = (unsigned short)tmp; } else if(g_clock_mode == CLOCK_MODE_GPS_B_2009) { //年 tmp=((code[58]<<3)+(code[57]<<2)+(code[56]<<1)+code[55])*10+ (code[53]<<3)+(code[52]<<2)+(code[51]<<1)+code[50]; p_tm->year = (unsigned short)tmp; //日 tmp = ((code[41]<<1)+code[40])*100 +((code[38]<<3)+(code[37]<<2)+(code[36]<<1)+code[35])*10 + (code[33]<<3)+(code[32]<<2)+(code[31]<<1)+code[30]; if(tmp>366 || tmp == 0) return -8; _days_translate(p_tm,p_tm->year + 2000,tmp); } #endif return 0; } void _ms_update_time(void) { struct rtc_time_t *pt = &tmp_sys_time; int day_flag = 0; if(pt->ms<60000) return; pt->ms = 0; pt->min++; if(pt->min>=60) { pt->min=0; pt->hour++; if(pt->hour>=24) { pt->hour=0; pt->day++; if(pt->month==2) { // 2月 if(pt->day>28) { if(_is_leap_year(pt->year+2000)) { //闰年 2月29天? if(pt->day>29) { day_flag=1; } } else { //其他28天 day_flag=1; } } } else { //非2月 if(pt->day>30) { if(pt->month==4||pt->month==6||pt->month==9||pt->month==11) { day_flag=1; } } if(pt->day>31) { day_flag=1; } } if(day_flag) { pt->day = 1; pt->month++; if(pt->month>12) { pt->month=1; pt->year++; } } } } } void _gps_1s_isr(void) { //unsigned int now; //uint32_t flags; #if 0 if(tmp_sys_time.ms%2 == 0) { // DIO_KOUT6_OFF(); } else { // DIO_KOUT6_ON(); } //计数 tmp_sys_time.ms ++; //输出对时脉冲(10ms,下降沿) if((tmp_sys_time.ms%1000) >= 10 ) { //GPIO_GPS_HIGH(); } else if(tmp_sys_time.ms%1000 != 0) { //GPIO_GPS_LOW(); } else { //tmp_sys_time.ms%1000 == 0的情况 if(g_clock_mode == CLOCK_MODE_EXT || g_clock_mode == CLOCK_MODE_GPS_MINUTE) { //当对时模式为外部对时或分对时的时候，在这儿输出下降沿。 //GPIO_GPS_LOW(); } else if(g_signal_valid == 0) { //输入信号不合法，在此输出下降沿 //GPIO_GPS_LOW(); } } #endif rt_irq_save(flags); g_sys_time.tv_sec++; g_1s_refence += 1000000; MCF_REG32(MCF_DTIM_DTRR(CFG_DTIM_GPS_CAP)) = g_1s_refence; rt_irq_restore(flags); //更新系统时间 //_ms_update_time(); //GPS保活处理 if(g_keep_alive_gps) { // 减1s g_keep_alive_gps -= 1000; } return; } void _gps_capture_isr(void) { #if 0 unsigned int interval,capture_value,n; //如果不是GPS对时模式，不进行任何处理 // if(g_clock_mode == CLOCK_MODE_EXT) return; //得到计数值,并计算和上一次计数器之差,也就是两次中断之间的计数值. capture_value = MCF_REG32(MCF_DTIM_DTCR(CFG_DTIM_GPS_CAP)); interval = (capture_value - g_irig_old_value + 500L)/1000; //消除干扰信号 if(interval < 2) { rt_printf("gps:interval = %d\r\n",interval); //干扰信号，直接返回 return; } #if 0 if(GPIO_GPS_INT_STATUS()) rt_printf("H:"); else rt_printf("L:"); rt_printf("%d,%d\r\n",capture_value - g_irig_old_value,capture_value); goto __ret; #endif if(g_clock_mode == CLOCK_MODE_GPS_SECOND) { //输入信号不为低电平时不进行逻辑判断。 //注意：目前输入信号经过了两个反相器。 if(GPIO_GPS_INT_STATUS() == 0) { goto __ret; } //检查输入信号正负脉冲之和是否为1000ms. n = interval + g_irig_old_interval; //if( n < 999 || n > 1001) if( abs(n - 1000) > GPS_SIGAL_DIFF) { //输入信号不正常，重新搜索秒开始位置 rt_printf("gps:%d,%d\r\n",interval,g_irig_old_interval); g_signal_valid = 0; goto __ret; } //分板对时下降沿 //GPIO_GPS_LOW(); //修正时间 tmp_sys_time.ms = (unsigned short)((tmp_sys_time.ms+500)/1000*1000); _ms_update_time(); //修正边沿 MCF_REG08(MCF_DTIM_DTER(CFG_DTIM_GPS_CAP)) = MCF_DTIM_DTER_REF; g_1s_refence = capture_value + 1000000; MCF_REG32(MCF_DTIM_DTRR(CFG_DTIM_GPS_CAP)) = g_1s_refence; //GPS保活 g_keep_alive_gps = CLOCK_ALIVE_GPS; g_signal_valid = 1; goto __ret; } if(g_clock_mode == CLOCK_MODE_GPS_MINUTE) { //输入信号不为低电平时不进行逻辑判断。 //注意：目前输入信号经过了两个反相器。 if(GPIO_GPS_INT_STATUS() == 0) { goto __ret; } //检查输入信号正负脉冲之和是否为1分钟。 //由于我们使用的晶体是50ppm的，在一分钟之内可能有3ms的误差， //所以我们以5ms作为指标判断。 n = interval + g_irig_old_interval; if( n < (60*1000 - 5) || n > (60*1000 + 5)) { //输入信号不正常，重新搜索分开始位置 rt_printf("gps:%d,%d\r\n",interval,g_irig_old_interval); g_signal_valid = 0; goto __ret;; } //分板对时下降沿 //GPIO_GPS_LOW(); //修正时间 if(tmp_sys_time.ms > 30000) { tmp_sys_time.ms = 60000; _ms_update_time(); } else { tmp_sys_time.ms = 0; } //修正边沿 MCF_REG08(MCF_DTIM_DTER(CFG_DTIM_GPS_CAP)) = MCF_DTIM_DTER_REF; g_1s_refence = capture_value + 1000000; MCF_REG32(MCF_DTIM_DTRR(CFG_DTIM_GPS_CAP)) = g_1s_refence; //GPS保活 g_keep_alive_gps = CLOCK_ALIVE_GPS + 60000; g_signal_valid = 1; goto __ret; } //!!!以下为B码对时 //检查输入信号 if(abs(interval - 2)> GPS_SIGAL_DIFF && abs(interval - 5) > GPS_SIGAL_DIFF && abs(interval - 8) > GPS_SIGAL_DIFF) { rt_printf("gps:%d\r\n",interval); //输入信号不正常，重新搜索秒开始位置 g_signal_valid = 0; g_irig_code_index = 0; goto __ret; } //输入信号不为低电平时不进行逻辑判断。 //注意：目前输入信号经过了两个反相器。 if(GPIO_GPS_INT_STATUS() == 0) { goto __ret; } //检查输入信号正负脉冲之和是否为10ms。 if(abs(interval + g_irig_old_interval - 10) > GPS_SIGAL_DIFF) { //输入信号不正常，重新搜索秒开始位置 rt_printf("gps:%d,%d\r\n",interval,g_irig_old_interval); g_signal_valid = 0; g_irig_code_index = 0; goto __ret;; } //如果g_irig_code_index<2，需要搜索秒开始位置 if(g_irig_code_index <2) { //如果不是P码，放弃处理，重新搜索。 if(abs(g_irig_old_interval - 8) > GPS_SIGAL_DIFF) { g_signal_valid = 0; g_irig_code_index = 0; goto __ret; } //保存P码 g_irig_code[g_irig_code_index++] = GPS_IRIG_CODE_P; if(g_irig_code_index == 1 && g_signal_valid == 1) { //分板对时下降沿 //GPIO_GPS_LOW(); //修正时间 tmp_sys_time.ms = (unsigned short)((tmp_sys_time.ms+500)/1000*1000); _ms_update_time(); //修正边沿 MCF_REG32(MCF_DTIM_DTER(CFG_DTIM_GPS_CAP)) = MCF_DTIM_DTER_REF; g_1s_refence = capture_value + 1000000; MCF_REG32(MCF_DTIM_DTRR(CFG_DTIM_GPS_CAP)) = g_1s_refence; } goto __ret; } //保存编码 switch(g_irig_old_interval) { case 1: case 2: case 3: g_irig_code[g_irig_code_index++] = GPS_IRIG_CODE_0; break; case 4: case 5: case 6: g_irig_code[g_irig_code_index++] = GPS_IRIG_CODE_1; break; case 7: case 8: case 9: g_irig_code[g_irig_code_index++] = GPS_IRIG_CODE_P; break; default: rt_printf("gps:g_irig_old_interval=%d!\r\n",g_irig_old_interval); g_signal_valid = 0; g_irig_code_index = 0; goto __ret; break; } //如果接收完时间信息，就开始处理 if(g_irig_code_index >= 100) { if(_gps_irig_decode(&g_irig_code[1],&tmp_sys_time) == 0) { g_signal_valid = 1; g_keep_alive_gps = CLOCK_ALIVE_GPS; } else g_signal_valid = 0; g_irig_code_index = 0; } __ret: g_irig_old_value = capture_value; g_irig_old_interval = interval; #endif } /*------------------------------ 测试函数 ------------------------------------- */ #ifdef _DEBUG_GPS #include "ustimer.h" int gps_test(void) { unsigned int us0,t; rt_printf("gps_test start...\r\n"); // rt_irq_level(0); t = 0; us0 = ustimer_get_origin(); // sunxi 20220424 while(1) ; while(t < 10) { // rt_printf("pit(t=%03dsec):g_gps_ms:%06d,diff(g_gps_ms-t*1000):%d!\r\n",t,g_gps_ms,g_gps_ms -t*1000); rt_printf("g_sys_time: %04d-%02d-%02d time: %02d:%02d:%05d!\r\n", tmp_sys_time.year + 2000, tmp_sys_time.month, tmp_sys_time.day, tmp_sys_time.hour, tmp_sys_time.min, tmp_sys_time.ms ); ustimer_delay_origin(us0,++t*USTIMER_SEC); } rt_printf("gps_test end...\r\n"); return 0; } #endif