專利名稱：同步和計時方法及設備的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于提供基于微控制器的同步和計時系統(tǒng)的方法和設備，尤其是用于在本地或分布式環(huán)境中提供測試和測量裝置、儀器接口和過程控制裝置的經(jīng)調(diào)諧的時鐘、數(shù)據(jù)獲取以及自動化及控制，以及提供基本上任意程度的所述時鐘的同步，但并不排除用于其它情況。
背景技術(shù)：
USB規(guī)范是為了便于來自不同供應商的裝置在開放式體系結(jié)構(gòu)中的交互。使用差分信號(也就是以傳送信息的兩根導線的信號電平之間的差的形式)對USB數(shù)據(jù)進行編碼。USB規(guī)范是為了增強跨接便攜式、臺式和家庭環(huán)境的PC體系結(jié)構(gòu)。USB規(guī)范假設多個裝置不同。對于來自多個廠商的裝置被連接的環(huán)境而言正是如此，但也存在其它環(huán)境(諸如某些公共工業(yè)或?qū)嶒炇噎h(huán)境)，這些環(huán)境需要用于以同步方式操作多個相似性質(zhì)的裝置的規(guī)范。而USB規(guī)范不能有效地解決這種問題。這些環(huán)境通常是執(zhí)行測試、測量或監(jiān)控的環(huán)境，并且需要以比所規(guī)定的精度更高的精度來使裝置同步。USB 規(guī)范通過給所有裝置提供IkHz時鐘信號來允許有限的裝置間同步。然而，許多實驗室和工業(yè)環(huán)境需要兆赫頻率或者更高頻率的同步。USB采用層次化星型拓撲結(jié)構(gòu)，其中集線器提供USB裝置的連接點。位于用戶的個人計算機(PC)、筆記本或個人數(shù)字助理(PDA)上的USB主機控制器包括根集線器，該根集線器是系統(tǒng)中所有USB端口的起點。根集線器提供多個USB端口，USB功能裝置或附加集線器可連接至該多個USB端口。反過來，可以將更多集線器(諸如USB復合裝置)連接到這些端口中的任何端口上，所述集線器然后經(jīng)由端口為更多的USB裝置提供另外的連接點。這樣，USB最多允許連接127個裝置(包括集線器)，具有任何裝置最多可以處于第五級縱深的限制。主機中的根集線器每Ims將幀起始(SOF)信號包發(fā)送給每個裝置，兩個SOF包之間的時間被稱為幀。由于USB拓撲結(jié)構(gòu)中固有的電子延遲，每個模塊會在不同的時間接收該SOF包，這意味著在直接連接到主機控制器的裝置和處于底下第五級的裝置處的信號接收之間有明顯的時間延遲(規(guī)定為< 380ns)。當需要以兆赫或者更高頻率來同步裝置時， 這是嚴重的限制。而且USB規(guī)范允許主機控制器多達5個連續(xù)SOF令牌傳送不成功。通過兩種類型的USB傳輸(中斷的和等時的)，能夠進行USB主機和USB裝置之間的當前同步。中斷傳輸允許裝置的有保證的輪詢頻率具有125 μ S的最小周期，而等時傳輸保證恒定的傳輸率。兩種方法都需要在裝置和主機之間有用于進行同步的流量(traffic)， 從而同步的程度越高，所占用的帶寬越大。不幸的是，這意味著可用的USB帶寬可能會在連接最大數(shù)量的裝置之前被用完。這種方式還給主機添加了通過軟件方式來保持127個裝置與主機同步的較大的計算負擔，依舊不能解決保持裝置之間的同步性，因為對于主機而言， 單個裝置表示單獨的進程。包含一些種類的物理換能器(諸如激光二極管或光電探測器)的裝置可能需要時鐘和觸發(fā)信息。諸如具有IMHz的調(diào)制光輸出的激光二極管的裝置可以使用時鐘信號來以規(guī)則的時間間隔或以恒定的頻率執(zhí)行換能器功能。觸發(fā)信號通常被用來在設定的時間開始或結(jié)束一個操作。例如，在激光二極管中，觸發(fā)信號可以被用來開啟或關(guān)閉調(diào)制光輸出。假如時鐘和觸發(fā)信號對所有裝置均是公共的且同時發(fā)生的，這些時鐘和觸發(fā)信號可以被用于使多個裝置彼此同步(從而構(gòu)成下面被稱為“同步信息”的信息)?！肮餐摹?和“同時發(fā)生的”在此表示裝置之間在這些信號的時刻的變化小于特定量5t。例如，在激光二極管中，這能夠使多個激光二極管以一個頻率調(diào)制其光輸出。所有裝置的調(diào)制頻率將是相同的，并且其波形是同相的。當前的USB規(guī)范(版本2.0)允許St達到0.35ys。對于具有IMHz頻率和l.Oys周期的信號，該延遲表示幾乎半個周期。從而，對于常規(guī)使用而言，這不能用作同步信息。諸如集線器和USB控制器芯片的裝置通常使用一定量的端點鎖相，以對USB協(xié)議進行解碼。USB協(xié)議中的SYNC模式的目的是提供同步模式以用于另一個電路鎖在該同步模式上。然而，這為了以足夠解釋數(shù)據(jù)流的精度來使裝置端點同步到USB比特流。這不是為了使兩個單獨的裝置的功能性彼此同步。特別地，這不是為了使裝置功能性同步到許多測試和測量儀器所需的水平上。USB規(guī)范——就其解決裝置間同步的方面而言——主要涉及對USB-⑶音頻流的數(shù)據(jù)包進行充分同步，以在USB-揚聲器對上進行輸出。這種安排需要在kHz范圍內(nèi)，以及對于該申請，USB規(guī)范允許實施其中能容忍數(shù)據(jù)丟失的等時通道。然而，規(guī)范沒有解決同步的潛在問題，例如，作為當前裝置的100個USB-揚聲器對只對端點對進行同步，而不對裝置的功能性進行同步。規(guī)范沒有解決與數(shù)據(jù)丟失相關(guān)的問題，所述數(shù)據(jù)丟失在絕大多數(shù)應用中是不可接受的。如上所述，USB通信在常規(guī)的Ims幀(或者，在高速USB規(guī)范的情況下，每Ims幀 8個微幀)的期間傳輸數(shù)據(jù)。幀起始(SOF)包在每幀的開始被傳送到除低速裝置之外的所有裝置，在每微幀的開始被傳送到所有高速裝置。所以，SOF包表示廣播給連接到給定主機控制器的除低速裝置之外的所有裝置的周期性低分辨率信號。該SOF包廣播以IkHz的額定頻率(或者，在高速USB規(guī)范的情況下，以8kHz的額定頻率)發(fā)生。然而，USB規(guī)范允許百萬分之500的非常大的頻率容錯度(通過儀器使用標準)。
背景技術(shù)：
利用被廣播到每個裝置的該低分辨率頻率信號來提供時鐘同步，但只能同步至由USB主機控制器提供的有些不確定的頻率。US專利No. 6，343，364(萊迪爾等人)公開了針對智能卡讀取器的對USB流量進行鎖頻的示例。該文檔教導了一種本地自由運行的時鐘，該時鐘好比是USB SYNC和包ID流； 其周期被更新成與該頻率匹配，導致具有1. 5MHz額定頻率的本地時鐘。這提供了足夠?qū)⒅悄芸ㄐ畔⒆x取到主機PC中的同步程度，但是，由于該方法是針對智能卡讀取器，所以沒有解決裝置間同步。US專利No. 6，012，115和隨后的繼續(xù)US專利No. 6，226，701 (錢伯斯等人)解決了 USB SOF周期性和計時計數(shù)問題。這些文檔公開了一種計算機系統(tǒng)，該計算機系統(tǒng)通過使用從USB主機控制器傳送給連接到該主機控制器的外圍裝置的幀脈沖起始，能夠?qū)崟r外圍裝置內(nèi)發(fā)生的預定事件執(zhí)行時刻的準確確定。US專利No. 6，092，210 (拉基等人)公開了為了數(shù)據(jù)傳輸通過采用USB到USB連接裝置來連接兩個USB主機的方法，所述USB到USB連接裝置用于將本地裝置時鐘同步至兩個USB主機的數(shù)據(jù)流。鎖相環(huán)路被用來同步本地時鐘，以及過采樣被用來確保不發(fā)生數(shù)據(jù)丟失。然而，該文檔涉及兩個USB主機相互之間的數(shù)據(jù)流的同步(并具有有限的準確性)，從而然后能夠在所述主機之間進行信息傳輸；沒有提供用于將多個USB裝置同步到單個USB 主機或同步到多個USB主機的方法。US專利No. 5，761，537(斯特奇斯等人)描述了如何將兩個或更多個揚聲器對與單個時鐘同步，其中一對在PC中的立體聲電路外操作，而另一對由USB控制。兩個揚聲器對使用其自己的時鐘，所以它們需要被同步，所以該文檔教導了一種用于保持音頻信號的同步的技術(shù)，盡管在異步時鐘之間有可能有時鐘偏移。US專利申請No. 10/620，769(福斯特等人)公開了同步版本的USB，其中每個裝置的本地時鐘在給定USB上被同步到任意程度。該文本還公開了一種用于提供觸發(fā)信號給 USB內(nèi)每個裝置的方法和設備，從而可以通過觸發(fā)信號在多個裝置上同步地發(fā)起事件。用于多個USB裝置的每個USB裝置上的本地時鐘的同步的體系結(jié)構(gòu)采用已經(jīng)存在于USB流量中的周期性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。US專利申請No. 10/620, 769中公開的實施方式實質(zhì)上是在頻率和相位上將本地時鐘鎖定到USB裝置上SOF包令牌的檢測上。利用電路來監(jiān)測通過 USB的流量，并對來自總線流量的時鐘載波信號進行解碼(在一個實施方式中，SOF包)，這導致IkHz (或?qū)τ诟咚賃SB而言為8kHz)的額定載波信號頻率。來自受控振蕩器時鐘的本地時鐘信號在相位和頻率上被鎖定到USB SOF包的接收上。這確保了連接到根集線器的所有裝置在頻率上均被鎖定到他們接收SOF包令牌的點上。然而，該方法的限制在于其將已知的精確時鐘頻率提供給每個裝置的能力。而且，雖然該公開內(nèi)容教導了連接到USB的裝置的高精度同步，但是所公開的方法采用了精確的受控振蕩器(通常是電壓受控電壓振蕩器的形式)，并且必須格外小心地提供穩(wěn)定的供應電壓。然后將閉環(huán)控制電路應用到精確的振蕩器。這給同步USB裝置的設計增加了成本和復雜性。在2007年2月15日提交的US專利申請No. 60/773，537 (福斯特等人)中公開的另一個同步USB裝置允許在不考慮主機PC中的時鐘準確度的情況下在USB裝置板上生成準確的時鐘頻率。在該公開內(nèi)容中，USB幀起始包被當做時鐘載波，而不是本地時鐘要同步到的參考信號。該載波信號一旦從USB流量中解碼，就與比例因數(shù)結(jié)合在一起來生成同步信息，從而利用對時鐘頻率的精確控制來合成本地時鐘信號。這樣，本地時鐘信號的頻率可以比載波信號的有些不確定的頻率更準確。該安排據(jù)說能夠產(chǎn)生任意高頻的本地時鐘信號，諸如幾十兆赫的時鐘頻率，從而確保連接到給定USB的每個裝置的本地時鐘在頻率上被同步。US專利申請No. 10/620，769 還教導了一種方法和設備，用于通過測量從主機到每個裝置的信號傳播時間和在每個USB 裝置上提供時鐘相位補償來進一步在相位上同步多個本地時鐘。雖然這種同步USB系統(tǒng)能夠利用準確的時鐘頻率生成來在USB裝置之間執(zhí)行準確的時鐘同步，但這種同步USB系統(tǒng)需要特別的硬件組件來對USB上存在的數(shù)據(jù)進行解碼，并需要精確確定載波信號接收的時刻。除了常規(guī)USB總線結(jié)構(gòu)電路和微控制器外，還需要這些組件，從而這些方法與使用現(xiàn)貨供應的USB接口微控制器的USB的普通實施品并不兼容。另外，USB規(guī)范限制了 USB裝置能夠?qū)偩€呈現(xiàn)的容量水平。在存在到地面的并聯(lián)有效電阻的情況下，每個數(shù)據(jù)線到地面的USB有效容量被緊緊地控制。通常相兼容的USB 裝置只有小的容量余量。給傳統(tǒng)的USB裝置添加并行數(shù)據(jù)通路電路通常會超出容量限制。相反，國際專利申請No.PCT/AU2008/000663(福斯特)公開了一種同步版本的 USB，其中通過使用基于軟件的幀檢測機構(gòu)、通過使用經(jīng)由微控制器的單個USB連接點(而非現(xiàn)有技術(shù)中采用的并行數(shù)據(jù)通路)，每個裝置的本地時鐘在給定USB上被同步，但是這會以損失精度為代價。該方法目的是簡化控制環(huán)路，并避免對靈敏模擬鎖相環(huán)路體系結(jié)構(gòu)的需要，但需以損失同步精度為代價。

發(fā)明內(nèi)容
在第一個主要方面，本發(fā)明提供了一種將第一裝置和至少一個第二裝置(該第二裝置可以是一個或多個這樣的第二裝置)同步的方法，每個第二裝置具有本地振蕩器(諸如自由運行的振蕩器)和微控制器，且該第二裝置與第一裝置經(jīng)由通信總線進行數(shù)據(jù)通信，所述方法包括所述第一裝置將多個信號傳送給所述第二裝置；所述第二裝置使用所述多個信號來測量所述第二裝置的本地振蕩器的頻率；所述第一裝置將指示要被同步到的所需頻率的信號傳送給所述第二裝置；以及所述第二裝置采用所述第二裝置的微控制器來配置所述第二裝置自身，以通過使用所述第二裝置的本地振蕩器的頻率來生成具有所述所需頻率的本地時鐘信號。所述裝置可以是USB裝置。在一個實施方式中，所述方法包括所述第二裝置配置所述第二裝置自身，以生成具有任意程度的所述所需頻率的所述本地時鐘信號。所以，在該實施方式中，提供了基于微控制器的多裝置同步，由此所述(至少一個)第二裝置(每個所述第二裝置具有其自己的振蕩器)被連接到公共總線，并使用來自該總線的信號而被同步。通常，每個裝置接收來自總線的公共信號，該公共信號被用作參考載波信號。每個裝置的本地時鐘均可以通過使用在微控制器中一般可用的資源而被公共載波信號表征，從而被同步。在一些實施方式中，諸如通信總線為USB的情況，系統(tǒng)控制器(諸如包括USB主機控制器的個人計算機)從每個所連接的裝置接收關(guān)于其自由運行的本地時鐘的頻率的信息。然后，系統(tǒng)給每個裝置提供信息，以從載波信號和本地自由運行的時鐘合成其自己的同步時鐘。可以使用統(tǒng)計工具來處理信息，從而提供更好的同步準確性。每個裝置可以使用另外的硬件支持來增加其時鐘合成的分辨率和準確性。本發(fā)明不局限于應用到USB或外部總線，還可以應用于任何通用通信總線，諸如 PCI、PCI_e、以太網(wǎng)和火線。類似地，本發(fā)明例如可以被應用到無線或光纖通信系統(tǒng)、或印刷電線板上或集成硅芯片上的組件之間的總線上。在某些實施方式中，多個信號包括多個周期信號。
在特定的實施方式中，所述方法包括所述第一裝置在預定義時間(諸如在本地世界時間中的一秒邊界(one second boundary)上)傳送多個信號。所述第一裝置可以是主裝置或控制器裝置，其中所述第二裝置是從裝置。所述方法還可以包括由裝置構(gòu)成的點對點網(wǎng)絡，從而使得第一裝置不控制第二裝置，而是只用作同步信號源。在一個實施方式中，所述方法包括所述第一裝置利用時間戳以非周期方式將多個信號傳送給第二裝置。所述時間戳可以來自主機系統(tǒng)或主時間裝置的時域。所述微控制器可以包括時鐘生成器，諸如計時器/計數(shù)器。在一些實施方式中，所述微控制器被配置成在檢測到多個信號時執(zhí)行中斷服務程序?？梢砸袁F(xiàn)場可編程門陣列邏輯裝置或其他邏輯元件的形式提供所述微控制器。優(yōu)選地，所述微控制器包括用來測量同步參考信號的接收之間的時間間隔的電路，諸如以由所述本地振蕩器進行時鐘驅(qū)動的計數(shù)器/計時器(無論是硬件、軟件還是其他形式)的形式。優(yōu)選地，所述微控制器包括用來生成包括本地時鐘信號的電路，該電路包括計數(shù)器/計時器、或由相同的本地振蕩器進行時鐘驅(qū)動的其他時鐘生成電路。所述計數(shù)器/計時器或其他時鐘生成功能可以包含在現(xiàn)場可編程門陣列邏輯裝置或其他邏輯元件中。所述通信總線可以是串行總線、并行總線或其他形式的通信總線，第一和第二裝置可以是連接到其各自總線上的各種類型。所述通信總線可以是通用串行總線(USB)、 PCI-高速(PCI-Express)總線、以太網(wǎng)、火線總線、RS232、或其他串行接口總線形式的串行總線。所述通信總線可以是PCI總線、PXI總線、VME總線、VXI總線、GPIB或其他并行接口總線形式的并行總線。所述通信總線可以位于有線、光學或無線總線、基于支架的儀器的底板總線、印刷電路板上的總線、或內(nèi)部芯片總線上的裝置之間。所述通信總線可以包括單個總線或多個互連的總線，諸如包括多個不同的但相連接的總線的混合互連總線(諸如在一些電子測試裝置中所使用的)。根據(jù)該方面，第一和 (至少一個)第二裝置可以連接到多個不同的總線上并且全部被同步。舉例來說，根據(jù)本發(fā)明的該方面，USB裝置、以太網(wǎng)裝置和PCI裝置可以都被同步。在一個實施方式中，所述第二裝置是經(jīng)由通信總線與第一裝置進行數(shù)據(jù)通信的多個第二裝置中的一個第二裝置，其中所述方法包括所述第一裝置將多個信號傳送給多個其他裝置；每個所述第二裝置使用所述多個信號來測量所述第二裝置各自的本地振蕩器的頻率；所述第一裝置將指示要被同步到的所需頻率的信號傳送給所述第二裝置；以及所述第二裝置采用所述第二裝置各自的微控制器來配置該第二裝置自身，以通過使用該第二裝置各自的本地振蕩器的頻率來生成各自的具有所述所需頻率的本地時鐘信號。在第二個主要方面，本發(fā)明提供了一種設備，該設備包括USB裝置，該USB裝置具有本地時鐘、帶有計數(shù)器/計時器功能的微控制器和振蕩器(諸如自由運行的本地振蕩器)，其中所述微控制器被配置成通過生成適于用作用于實
16質(zhì)上所有多個時鐘載波信號的同步參考信號的輸出信號來響應預定義軟件中斷(諸如利用在其中提供的中斷服務程序)，該USB裝置可連接到USB主機控制器上；電路，該電路被配置成監(jiān)測USB流量，從USB數(shù)據(jù)流中解碼周期信號，并輸出解碼后的載波信號，所述周期信號由所述主機控制器傳送，并包含關(guān)于所分布的時鐘頻率和相位的信息的時鐘載波信號；電路，該電路被配置成接收所述解碼后的載波信號，在接收到預定義數(shù)據(jù)包(諸如SOF包)時生成所述預定義軟件中斷，并將該軟件中斷傳遞給所述微控制器；電路，該電路用于測量在所述本地振蕩器的時域中所述同步參考信號(從而和載波信號)的接收之間的時間間隔，該測量相對于已知載波信號頻率提供關(guān)于所述本地振蕩器的頻率的信息(例如通過使用第一計數(shù)器/計時器功能)；其中所述設備適于通過基于所需同步頻率和所述本地振蕩器的所述頻率來計算第二計數(shù)器/計時器電路的設定，以響應來自所述USB主機控制器的消息，該消息包括關(guān)于所需同步頻率的信息，所述USB裝置設定所述微控制器內(nèi)的所述計數(shù)器/計時器電路的配置，以在計數(shù)器功能的情況下達到終點計數(shù)事件時、或在計時器功能的情況下達到超時事件時，生成輸出信號；其中所述第二計數(shù)器/計時器由所述振蕩器(該振蕩器的頻率已參考所述周期載波信號而被表征)進行時鐘驅(qū)動；以及當所述第二計數(shù)器/計時器達到所述終點計數(shù)或所述超時事件時，重設該計數(shù)器 /計時器的所述配置。所以，根據(jù)該方面，提供了一種用于在連接到通信總線上的裝置上生成同步本地時鐘的方法，該方法適于使用便宜的自由運行的振蕩器和可用于標準微控制器的特征。優(yōu)選地，所述用于測量所述同步參考信號的接收之間的時間間隔的電路是由所述本地振蕩器進行時鐘驅(qū)動的第一計數(shù)器/計時器功能。優(yōu)選地，第二計數(shù)器/計時器電路被用于生成同步時鐘信號。還優(yōu)選地，所述本地振蕩器的頻率相對于所述時鐘載波信號被連續(xù)測量，以及當本地振蕩器發(fā)生頻漂時，連續(xù)對所述第二計數(shù)器/計時器的配置進行修改，從而保持所述本地時鐘信號的同步。優(yōu)選地，用于測量本地振蕩器的頻率的時間間隔是連續(xù)載波信號的接收之間的時間間隔。優(yōu)選地，通過在多個連續(xù)時間間隔上的測量和使用統(tǒng)計工具來增加本地振蕩器的頻率的測量準確性。優(yōu)選地，微控制器是包含計時器/計數(shù)器功能的裝置。本領域的技術(shù)人員可以理解，這種計數(shù)器/計時器可以在外部被復制到邏輯裝置中的微控制器上，所述邏輯裝置例如但不局限于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或復雜可編程邏輯裝置(CPLD)。優(yōu)選地，微控制器包括中斷服務程序，由此該中斷服務程序可以通過檢測所述載波信號而被調(diào)用或觸發(fā)。優(yōu)選地，所述中斷是硬件中斷，其中在從中斷服務程序(ISR)生成所需輸出時有最小的延遲。還優(yōu)選地，所述第二計數(shù)器/計時器電路可操作用于在達到終點計數(shù)或超時，生成硬件輸出信號，其中在生成所需輸出信號時有最小延遲。優(yōu)選地，在所述USB裝置中進行對所述計數(shù)器/計時器電路的設定的所述計算。還優(yōu)選地，可替換地，在所述USB主機控制器中進行對所述計數(shù)器/計時器電路的設定的所述計算。本領域的技術(shù)人員可以理解的是，出于經(jīng)濟的目的，所述本地振蕩器可以是自由運行的，但是可替換的，出于增加準確性的目的，可以例如是壓控晶體振蕩器(VCXO)(尤其是在鎖相環(huán)路(PLL)體系結(jié)構(gòu)中)、溫度補償晶體振蕩器(TCXO)、恒溫槽受控晶體振蕩器 (OCXO)、或多接頭時鐘的形式。本領域的技術(shù)人員還可以理解，所述計數(shù)器/計時器電路可以不直接由本地振蕩器進行時鐘驅(qū)動，而是由本地振蕩器的頻率被相除或相乘的時鐘源進行時鐘驅(qū)動。根據(jù)該方面，本發(fā)明提供了一種用于對連接到USB主機控制器上的具有微控制器和本地振蕩器(諸如自由運行的本地振蕩器)的USB裝置的本地時鐘進行同步的方法，所述微控制器包含計數(shù)器/計時器功能，所述方法包括所述主機控制器將周期信號傳送到所述USB裝置，其中所述周期信號構(gòu)成了時鐘載波信號；監(jiān)測USB流量，并從USB數(shù)據(jù)流中解碼所述周期信號，并輸出解碼后的載波信號， 所述周期信號包含關(guān)于所分布的時鐘頻率和相位的信息；接收所述解碼后的載波信號，在接收到預定義數(shù)據(jù)包(諸如SOF包)時，生成軟件中斷，并將該軟件中斷傳遞給所述USB微控制器；所述USB微控制器通過生成適于用作用于實質(zhì)上所有所述時鐘載波信號的同步參考信號的輸出信號來響應所述軟件中斷(諸如利用在其中所提供的中斷服務程序)；測量在所述本地振蕩器的時域中所述同步參考信號(從而和載波信號)的接收之間的時間間隔，以相對于已知載波信號頻率提供關(guān)于所述本地振蕩器的頻率的信息(例如使用第一計數(shù)器/計時器功能)；所述USB主機控制器將消息傳送給所述USB裝置，所述消息包含關(guān)于所需同步頻率的信息；通過使用所述同步頻率和所述本地振蕩器的所述頻率來計算第二計數(shù)器/計時器電路的設定；所述USB裝置設定所述微控制器內(nèi)的所述計數(shù)器/計時器電路的配置，以在計數(shù)器功能的情況下達到終點計數(shù)事件時、或在計時器功能的情況下達到超時事件時，生成輸
出信號；其中所述第二計數(shù)器/計時器由所述本地振蕩器(該振蕩器的頻率已參考所述周期載波信號被表征)進行時鐘驅(qū)動；以及當所述第二計數(shù)器/計時器達到所述終點計數(shù)或所述超時事件時，重設所述計數(shù)器/計時器的所述配置。根據(jù)該方面，多個USB裝置可以被同步成任意程度，其中所述方法被應用來同步連接到公共USB主機控制器上的多個USB裝置。本領域的技術(shù)人員可以理解，相對于所述本地振蕩器對連續(xù)載波信號的接收之間的周期的測量等同于得知了在所述本地振蕩器的時域中多個所述載波信號的接收的時間。 還可以理解，這種相對時間概念可以被引用到絕對時間概念中。在第三個主要方面，本發(fā)明提供了一種用于將裝置的本地時鐘同步到源自總線的時基的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括測量級；預測級；以及控制級。這些級中的每個級都實現(xiàn)一個相應的方法(在下面被分別稱為測量、預測和控制方法)。在優(yōu)選的實施方式中，所述測量級包括第一裝置，該第一裝置連接到通信總線上，具有微控制器和本地振蕩器，所述微控制器包含由振蕩器進行時鐘驅(qū)動的計數(shù)器/計時器；用于監(jiān)控所述總線流量的電路，以及用于從所述總線對時鐘載波信號進行解碼的電路，所述時鐘載波信號由連接到所述總線上的至少一個第二裝置中的至少一者生成，其中所述載波信號的頻率已知；以及其中所述測量級被配置成在從所述通信總線接收到多個所述載波信號時執(zhí)行對所述計數(shù)器/計時器電路的本地時間的多個測量，每個所述測量對應于所述多個載波信號的每個載波信號的接收。一般的微控制器的計數(shù)器/計時器電路通常具有小于16比特的分辨率，通常小于 12。這意味著當由高頻振蕩器進行時鐘驅(qū)動時，計數(shù)器/計時器將會頻繁翻轉(zhuǎn)。所以，在一個實施方式中，測量級適于跟蹤翻轉(zhuǎn)事件，并將多個低比特計數(shù)計時器測量轉(zhuǎn)換成高的64 比特分辨率或其他時間表示。這樣，測量級提供了在一個或多個第二裝置的時域中對多個載波信號的時間的一批測量，以及對應于第一裝置的時域中的時間的64比特計時器值。優(yōu)選地，所述載波信號是周期性的，但并非必須是周期性的，因為所述測量方法的結(jié)果是載波信號時間與本地振蕩器時間的映射。所述至少一個第二裝置可以是總線控制器、主機控制器裝置或主總線裝置。所述第二裝置還可以是點對點總線體系結(jié)構(gòu)中的標準裝置。優(yōu)選地，多個計時參考信號是周期信號，其中所述信號的周期和絕對時間在第二裝置的時域中是已知的。多個計時參考信號還可以是非周期性的，但是每個都在第二裝置的時域中被加有時間戳。優(yōu)選地，所述測量級適于連續(xù)操作，其中每個測量提供了在最近的測量周期上對第二裝置中的振蕩器的頻率的新測量。隨著測量次數(shù)的增加(或所述振蕩器特性的改善)， 所述預測方法的可能準確性增加。根據(jù)該方面，所述通信總線可以是串行總線、并行總線或其他形式的通信總線，并且所述裝置可以是連接到其各自總線上的類型的裝置。如果是串行總線，所述通信總線可以是通用串行總線(USB)、PCI-高速總線、以太網(wǎng)、火線總線、RS232或其他串行接口總線。 如果是并行總線，所述通信總線可以是PCI總線、PXI總線、VME總線、VXI總線、GPIB或其他并行接口總線。所述通信總線可以位于有線、光學或無線總線、基于支架的儀器的底板總線、印刷電路板上的總線或甚至內(nèi)部芯片總線上的裝置之間。所述通信總線可以是單個總線或多個互連的總線。連接到多個不同總線上的多個裝置可以全被同步，這也在該方面的范圍內(nèi)。例如(但不局限于)，USB裝置、以太網(wǎng)裝置和PCI裝置都可以使用本發(fā)明的該方面而被同步。在多個互連的總線的情況下，測量級可以被應用到所述總線和連接到所述總線的所述裝置的每個互連上。這樣，每個所述被連接的總線和裝置的相對時鐘速率的映射均可以隨著時間被建立。優(yōu)選地，所述總線為USB，且所述第一裝置為USB主機控制器，在這種情況下，所述載波信號可以包括USB規(guī)范中定義的USB包信號結(jié)構(gòu)、發(fā)送到所述USB裝置的命令序列、發(fā)送到所述USB裝置的數(shù)據(jù)序列、OUT令牌、IN令牌、ACK令牌、NAK令牌、STALL令牌、PRE令牌、SOF令牌、SETUP令牌、DATAO令牌、DATAl令牌或USB數(shù)據(jù)包中預定義的比特模式序列中的任一者。根據(jù)該方面，所述振蕩器在時間周期上相對于多個計時參考信號被表征。這樣，所述振蕩器在延長的時間周期上相對于所述第一裝置的時域的頻漂可以被精確獲知。通過引用，如果所述第二裝置的時基是已知的，則所述振蕩器的頻率以及從而所述第一裝置的時基可以被完全表征。如本領域的技術(shù)人員所理解的，存在一些用于時鐘信號的速率分析和規(guī)范 (disciplining)的算法。一種有用的規(guī)范算法被稱為卡爾曼濾波，在卡爾曼濾波中，可以從一系列測量中估計一般系統(tǒng)的狀態(tài)，所述測量包含隨機誤差(諸如確定所述振蕩器頻率時的離散化誤差)。使用該方法，振蕩器可以在非常長的周期上以高準確度被表征，得到對未來頻漂的準確預測。優(yōu)選地，所述預測級包括讀取對應于多個時域中的多個時間戳測量的數(shù)據(jù)組；確定多個時域之間的關(guān)系；以及提前推斷所述關(guān)系。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)組包括測量。優(yōu)選地，所述預測級采用統(tǒng)計計算來提高確定所述關(guān)系的準確性。優(yōu)選地，所述推斷包括線性、多項式或指數(shù)推斷或基于卡爾曼濾波或類似統(tǒng)計技術(shù)的預測方法。由預測級執(zhí)行的計算可以被第一裝置執(zhí)行、在所述至少一個第二裝置中的一個第二裝置中被執(zhí)行、或在與第一和第二裝置通信的另一個裝置中被執(zhí)行。這樣，預測級的輸出是多個時域的映射。這可以在任何時候提供對每個時域中的本地時間的估計。在下述一個實施方式中，在所述多個第二裝置中的至少一者的參考時域與由本地振蕩器進行時鐘驅(qū)動的第一裝置的時域之間有映射。所述數(shù)據(jù)組可以對應于多個互連的總線。連接到多個不同總線的多個裝置可以全部被同步，這也在該方面的范圍內(nèi)。例如(但不局限于)，USB裝置、以太網(wǎng)裝置和PCI裝置都可以使用本發(fā)明的該方面被同步。在多個互連的總線的情況下，所述對時間的映射和預測可以跨過所述混合互連總線的廣度應用到所述多個總線和裝置的每一者上。可以理解，隨著對未來時間的推斷，所述映射的準確度將降低。優(yōu)選地，所述控制級適于從所述測量級或預測級接收指示所述第一裝置的所述計數(shù)器/計時器的當前時間(tl)的數(shù)據(jù)；選擇時間點(t2)，在該時間點(t2)將要生成未來將要發(fā)生的事件；利用第二計數(shù)器/計時器源來控制輸出信號，從而使得在所述未來將要發(fā)生的事件的所述時間點(t2)生成輸出信號；計算所述第二計數(shù)器/計時器的滴答數(shù)(或“滴答計數(shù)”)，所述第二計數(shù)器/計時器需要用來在計數(shù)器功能的情況下達到終點計數(shù)事件時、或在計時器功能的情況下達到超時事件時，在時間t2生成所述輸出信號；利用所述滴答計數(shù)配置所述第二計數(shù)器/計時器電路，以在計數(shù)器功能的情況下達到所述終點計數(shù)事件時、或在計時器功能的情況下達到所述超時事件時，生成輸出信號；其中所述第二計數(shù)器/計時器由所述振蕩器(該振蕩器的頻率已參考所述周期載波信號被表征)進行時鐘驅(qū)動，并適于在達到所述終點計數(shù)事件或所述超時事件時，生成輸出信號。所述控制級可以適于生成本地時鐘信號。根據(jù)該實施方式，所述控制級適于在時間tl生成輸出信號；通過給所述第二計數(shù)器/計時器加載新的滴答計數(shù)來生成輸出信號；以及利用所述滴答計數(shù)配置來重設所述第二計數(shù)器/計時器，從而使得下一個超時或終點計數(shù)事件在時間t2+(t2-tl)發(fā)生。然后由控制級重復執(zhí)行這些步驟。優(yōu)選地，所述測量級和預測級可以被連續(xù)使用，從而使得振蕩器的頻漂被測量，且預測級提供滴答計數(shù)的更新值，以保持本地時鐘信號與第二裝置的參考時鐘的同步性。這樣，如果振蕩器有足夠高的操作頻率，控制級能夠合成高達任意高頻的本地時鐘信號。優(yōu)選地，振蕩器的頻率遠高于周期載波信號的頻率。這允許以高分辨率確定所述周期載波信號之間的所述時間間隔。類似地，在非周期但是加有時間戳的載波信號的情況下，所述振蕩器的周期(頻率的導數(shù))遠小于載波信號的接收之間的所述時間間隔。優(yōu)選地，所述本地時鐘信號的頻率遠低于所述振蕩器的頻率，從而允許以高分辨率控制所述本地時鐘頻率。另外，本地時鐘周期(即，頻率的導數(shù))不太可能會正好是振蕩器的多個周期，尤其是當本地時鐘被控制成一些外部頻率參考以及預期到所述振蕩器發(fā)生頻漂時。在這種情況下，由至少一個振蕩器周期構(gòu)成的本地時鐘周期中會有一些抖動 (jitter)ο根據(jù)該方面，可以使用各種方法以提供對最終同步時鐘信號的更精細控制。在一個實施方式中，控制所述本地時鐘的最終輸出頻率的所述方法可以包括對所述計時器/ 計數(shù)器被時鐘驅(qū)動的速率的調(diào)節(jié)。而且，可以使用在所述本地時鐘信號的連續(xù)周期期間對所述“滴答計數(shù)”的明智選擇來減少頻率調(diào)諧發(fā)生時的時鐘頻率噪聲的影響。例如，如果需要對本地時鐘信號進行調(diào)節(jié)來解決所述本地振蕩器(該本地振蕩器可以是自由運行的)中的頻漂，優(yōu)選在一些周期期間上慢慢地調(diào)節(jié)本地時鐘速率，而不使用階躍變化(step change) 0這種方法可以顯著影響時鐘噪聲的頻譜，并有可能在較寬的頻帶上(以低振幅) 傳播這種控制環(huán)路噪聲，而不是生成噪聲譜的大振幅窄頻成分。其他類似的方法和這種方法的應用對于本領域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。根據(jù)該方面，所以使用方法來使第二計時器/計數(shù)器的配置在用于設定所述本地時鐘信號需要的周期頻率所需的額定配置周圍搖擺(dither)。這具有減少時鐘抖動的效果。所述控制級然后可以在所述系統(tǒng)等待更新的同步信息的同時，調(diào)節(jié)如何管理下一個時間間隔上的相位的數(shù)字調(diào)節(jié)(隨后的計數(shù)器/計時器周期的配置)。這種控制級的基本準確性受到測量時間間隔、振蕩器的頻率和振蕩器的頻漂的限制。增加測量時間間隔可以增加測量振蕩器頻率的潛在分辨率，然而，這也會導致時間間隔期間振蕩器頻率的更大頻漂。在測量準確度和振蕩器頻漂之間存在權(quán)衡。利用預測系統(tǒng)的時鐘方法允許振蕩頻率在更長周期上具有更大的確定性，從而允許更大的精度。本地振蕩器優(yōu)選為自由運行的本地振蕩器，但是本領域的技術(shù)人員可以理解，為了增加的準確性，壓控晶體振蕩器(VCXO)(尤其是在鎖相環(huán)路(PLL)體系結(jié)構(gòu)中)、溫度補償晶體振蕩器(TCXO)、恒溫槽受控晶體振蕩器(OCXO)多接頭時鐘或其他更準確的時鐘源也可以被用來替換自由運行的本地振蕩器。本領域的技術(shù)人員還可以理解，所述計數(shù)器/計時器電路可以不直接由本地振蕩器進行時鐘驅(qū)動，而是由從本地振蕩器的頻率被相除或相乘的時鐘源進行時鐘驅(qū)動。類似地，可在本地振蕩器信號被用來對計數(shù)器/計時器電路進行時鐘驅(qū)動之前，對本地振蕩器信號進行相位調(diào)節(jié)，以增加事件生成的分辨率。然后，同步本地時鐘信號可以被用來生成多個輸出信號和/或準確地對外部事件或信號加上時間戳。所述通信總線可以是單個總線或者多個互連總線。連接到多個不同總線上的多個裝置可以全部被同步，這也在該方面的范圍內(nèi)。例如(但不局限于)，USB裝置、以太網(wǎng)裝置和PCI裝置可以都使用本發(fā)明的該方面而被同步。在多個總線的情況下，控制級優(yōu)選被應用到所述總線和連接到所述總線的所述裝置的每個互連上。該方面的這三個級實施各自的方法(測量、預測和控制)，根據(jù)本發(fā)明所述方法可以如上所述被結(jié)合或者按照需要被單獨使用。所述三個級也可以與本公開中教導的任意其他發(fā)明結(jié)合使用。所以，根據(jù)該方面，提供了由上述三個級執(zhí)行的任意一個或多個方法。而且，通過只使用該主要方面的測量和計算階段，便能夠同步由多個裝置獲取的數(shù)據(jù)。所以，根據(jù)該方面，本發(fā)明提供了一種用于同步由連接到通信總線的多個裝置所獲取的數(shù)據(jù)的方法，該方法包括使用本公開中教導的任意方法來確定所述多個裝置的非同步時域之間的映射；對在每個各自的裝置的時域中獲取的數(shù)據(jù)加上時間戳；將所述加有時間戳的數(shù)據(jù)傳送到中央單元；以及對來自所述多個裝置的所述數(shù)據(jù)進行時間對準。在一個實施方式中，連接到USB上的多個USB裝置每個包括自由運行的本地振蕩器，所述各個自由運行的本地振蕩器被用來控制所述各個USB裝置的每個USB裝置上的數(shù)據(jù)獲取。所述多個USB裝置具有其經(jīng)由在此公開的方法被映射到USB主機控制器的時域上
22的時域。然后，每個所述USB裝置所獲取的數(shù)據(jù)在主機PC中通過與每個獲取點相關(guān)的時間戳而被時間對準。應該注意，雖然數(shù)據(jù)沒有被每個USB裝置同步(在同一瞬間)采樣，但數(shù)據(jù)能夠在公共時基上被對準。所以，該技術(shù)可以被應用到經(jīng)由多個通信總線連接的多個裝置上，這將會在本發(fā)明的第六個主要方面中被進一步描述。根據(jù)本發(fā)明的第四個主要方面，本發(fā)明提供了一種用于提高本地時鐘相位同步的準確性的方法，該方法包括調(diào)諧連接到通信總線上的裝置的本地時鐘；對用于所述通信總線的總線流量進行解碼，以得到預定義周期載波信號；在接收每個所述周期載波信號的瞬間，確定所述本地時鐘的本地時鐘信號的相位；利用統(tǒng)計方法，相對于所述周期載波信號確定所述本地時鐘信號的真實相位；以及調(diào)節(jié)所述本地時鐘的相位，以同步所述本地時鐘。優(yōu)選地，調(diào)諧所述本地時鐘，使所述本地時鐘的頻率被鎖定到周期時鐘載波信號上。這樣，在連續(xù)周期載波信號的接收之間存在整數(shù)個時鐘周期，簡化了以統(tǒng)計方法確定本地時鐘相位的方法。根據(jù)該方面，所述通信總線可以是串行總線、并行總線或任意其他形式的通信總線，所述裝置是連接到其各自總線上的類型的裝置。如果是串行總線，所述通信總線可以是通用串行總線(USB)、PCI-高速總線、以太網(wǎng)、火線總線、RS232或其他串行接口總線。如果是并行總線，所述通信總線可以是PCI總線、PXI總線、VME總線、VXI總線、GPIB或其他并行接口總線。所述通信總線可以位于有線、光學或無線總線、基于支架的儀器的底板總線、 印刷電路板上的總線或甚至內(nèi)部芯片總線上的裝置之間。所述通信總線可以是單個總線或多個互連的總線。連接到多個不同總線上的多個裝置可以全部被同步，這也在該方面的范圍內(nèi)。例如(但不局限于)，USB裝置、以太網(wǎng)裝置和PCI裝置可以都使用本發(fā)明的該方面而被同步。優(yōu)選地，所述通信總線為USB，以及載波信號包括USB規(guī)范中定義的USB包信號結(jié)構(gòu)、發(fā)送到所述USB裝置的命令序列、發(fā)送到所述USB裝置的數(shù)據(jù)序列、OUT令牌、IN令牌、 ACK令牌、NAK令牌、STALL令牌、PRE令牌、SOF令牌、SETUP令牌、DATAO令牌、DATAl令牌或USB數(shù)據(jù)包中預定義的比特模式序列中的任一者。根據(jù)本發(fā)明的第五個主要方面，提供了一種用于提高對連接到通信總線上的多個裝置的本地時鐘進行同步的準確性的方法，該方法包括上述第四個方面的被應用到連接到通信總線的多個裝置上的方法。根據(jù)該方面，所述通信總線可以是串行總線、并行總線或任意其他形式的通信總線，且所述裝置是連接到其各自總線上的類型的裝置。在又一個主要方面中，本發(fā)明提供了一種用于相對于外部提供的參考信號同步連接到總線上的多個裝置的方法。根據(jù)該方面，所述多個裝置的每個裝置的本地時鐘由本公開中教導的任意方法在時間周期上相對于主機控制器或總線上的一個裝置的周期信號(載波信號)而被表征。被提供給所連接的裝置的至少一者的外部參考信號也相對于所述周期信號結(jié)構(gòu)被表征。關(guān)于所述外部參考信號的信息被發(fā)送到每個所述裝置上。然后，該裝置能夠在頻率和相位上利用所述外部信號合成其本地同步時鐘。所以，根據(jù)本發(fā)明的第六個方面，提供了一種用于將連接到通信總線上的多個裝置同步到外部信號的方法，所述外部信號被提供給至少一個所述裝置，該方法包括使用本發(fā)明的第三個方面的測量和預測方法來表征所述多個裝置的自由運行的振蕩器；使用本發(fā)明的第三個方面的測量和預測方法來表征提供給所述多個裝置中的至少一者的外部信號；以及使用本發(fā)明的第三個方面的控制方法來生成用于所述多個裝置中的每個裝置的同步本地時鐘；其中每個所述時鐘均被同步到所述外部信號的時基上。這樣，參考時鐘信號可以被提供給連接到所述總線的多個裝置中的一個裝置上， 以及每個所連接的裝置可以將其本地時鐘合成所述外部參考信號。外部參考信號可以是從 (但不局限于)原子參考時鐘、全球定位系統(tǒng)(GPS)、同步以太網(wǎng)協(xié)議(諸如IEEE-1588)、儀器底盤(instrumentation chassis)(諸如 PXI、PXI_e、cPCI、VXI、VME)或其他任何時鐘源中得到的時鐘信號。為了進一步描述這點，給出了一將GPS時鐘應用到經(jīng)由USB總線而被連接到USB 主機控制器上的第一 USB裝置的示例。這絕不是用來限制的示例，而只是示例性實施方式。所以，所述USB主機控制器將多個時鐘載波信號傳送到所述第一 USB裝置。載波信號可以是周期幀起始(SOF)信號?？商鎿Q地，載波信號可以是已在USB主機控制器的時域中被加有時間戳的非周期信號。所以，GPS時鐘相對于載波信號而被表征。查看該情況的可替換的方式是載波信號以及從而USB主機控制器的時域根據(jù)GPS時鐘而被表征。以類似的方式，連接到USB上的第二 USB裝置的本地振蕩器可以相對于載波信號而被表征?？梢允褂孟嗤妮d波信號來表征第一和第二 USB裝置，正如廣播載波信號那樣。 可替換地，可以使用不同組的載波信號來表征第一和第二 USB裝置，只要兩組載波信號源于相同的時域，也就是USB主機控制器。所以，第二 USB裝置的時域可以被映射和同步到GPS時域，如下i)GPS時域經(jīng)由載波信號而被映射到USB主機控制器時域；以及ii)第二 USB裝置的時域經(jīng)由載波信號而被映射到USB主機控制器時域。本領域的技術(shù)人員可以理解的是，第二 USB裝置的時域可以通過類似于在其各自時域中交換載波信號而被映射到第三裝置。還應該被注意的是，第三裝置不需要是USB裝置，其可以是能夠與第二裝置傳輸載波以及可能的時間戳信息的任何裝置。所以，第三裝置可以是PCI總線、PCI-高速(PCI-Express)總線、以太網(wǎng)、火線總線、PCI-高速總線、RS232總線、VME總線、VXI總線、GPIB或其他串行或并行接口總線。所述通信總線可以位于有線、光學或無線總線、基于支架的儀器的底板總線、印刷電路板上的總線或內(nèi)部芯片總線上的裝置之間。該時域映射方法不依賴于極準確的用于載波信號的時鐘源。由于其使用在時域之間的映射(如果載波信號包含時間戳，它們甚至可以實質(zhì)上是非周期性的)，裝置可以被彼此同步，以及如果需要的話，裝置可以以較高程度同步到絕對時間上，而不考慮載波信號信息的質(zhì)量。在第七個主要方面，本發(fā)明提供了一種用于對連接到多個互連總線上的多個裝置進行同步的方法，其中所述總線包含各種不同類型(包括但不局限于USB、以太網(wǎng)和PCI)， 該方法包括所述第一方面的被應用到連接到所述多個總線的所述多個裝置(以及總線控制器，如果適當?shù)脑?的每個裝置的方法；所述第三方面的被應用到連接到所述多個總線的所述多個裝置(以及總線控制器，如果適當?shù)脑?的每個裝置的預測方法；其中所述映射包括連接到所述多個總線的每個總線上的每個所述裝置的時基之間的相互關(guān)系；以及控制級(諸如第三方面的控制級)用于為連接到所述多個總線的每個總線的所述多個裝置的每個裝置生成同步本地時鐘。優(yōu)選地，所述多個總線包含不同總線類型和/或相同總線類型。例如，該方面同樣很好地適用于包括USB、PCI和兩個以太網(wǎng)總線、或包括多個USB總線的網(wǎng)絡。優(yōu)選地，所述控制器包括本發(fā)明的第三方面的控制方法。然而應該理解，任何用于生成被同步到由所述預測系統(tǒng)生成的所述映射的本地時鐘信號的裝置同樣是可適用的。所述總線可以被簡單地連接，也就是在任意兩個節(jié)點之間只有一個連接路徑，或者可以被多連，其中在任意兩個節(jié)點之間存在多個連接路徑。該主要方面包括由總線和裝置構(gòu)成的網(wǎng)絡，其中為了構(gòu)建所述相互關(guān)系，在時基之間進行多個交叉測量。應該注意的是，本發(fā)明的上述方面的每個方面的各個特征可以根據(jù)需要而被合并。還應該注意的是，可以基于所教導的方法來構(gòu)建設備和系統(tǒng)，反之亦然。在這里所提出的各種實施方式中，本地時鐘振蕩器的時間概念參考了通信總線上的載波信號。所述載波信號不必須對應于絕對時間概念，但本領域的技術(shù)人員應該理解， 可以從包括一些獨立時間概念的系統(tǒng)中選擇任意合適的時間參考。相反地，所述載波信號可以被綁到一些可跟蹤頻率標準上。實際上，給定的本地振蕩器可以被選擇作為系統(tǒng)(具有對著參考被校正的所述載波信號)的絕對時間參考，且時間幀的選擇最終歸結(jié)至特定系統(tǒng)。而且，本發(fā)明的任一方面均可以與互連中的信號傳播延時的測量和補償結(jié)合。這可以通過使用福斯特等人的方法(US專利申請No. 10/620, 769)或任何其他補償方案(包括例如IEEE-1588的方法)來被實現(xiàn)。另外，根據(jù)本發(fā)明的設備和系統(tǒng)可以以各種方式被實施。例如，這種裝置可以以多組件的形式被構(gòu)建在印刷電路或印刷電線板上、陶瓷襯底上或在半導體級上，也就是作為單個硅(或其他半導體材料)芯片。而且，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以被實施為用作協(xié)同系統(tǒng)或單個功能單元的多個組件，本領域的技術(shù)人員可以很容易理解這點。根據(jù)第八個主要方面，本發(fā)明提供了一種用于同步第一裝置和至少一個第二裝置的方法，第一裝置具有本地振蕩器，并且第二裝置與第一裝置經(jīng)由通信總線進行數(shù)據(jù)通信， 該方法包括
第一裝置將指示第一裝置的時域的多個載波信號傳送給第二裝置；第二裝置使用多個載波信號來測量其本地振蕩器的頻率；第一裝置將指示要被同步到的所需頻率的信號傳送給第二裝置；以及第二裝置生成被調(diào)諧到第一裝置的時域的本地時鐘信號。在一個實施方式中，所述第一和第二裝置為USB裝置，且所述通信總線為USB。在一個實施方式中，所述第一和第二裝置中的一者為USB裝置，而該第一和第二裝置中的另一者為USB主機控制器。所述多個載波信號可為周期性的。所述多個載波信號可為非周期性的，且在已知時間被傳送。所述方法可包括將各個已知時間傳送到所述第二裝置。所述方法可包括在與所述載波信號同一數(shù)據(jù)包中將各自的已知時間傳送到所述
第二裝置。所述方法可包括在USB幀起始附近傳送所述多個載波信號。所述方法可包括在協(xié)調(diào)世界時(UTC)的一秒邊界附近傳送所述多個載波信號。所述方法可包括在全球定位系統(tǒng)(GPQ時間的一秒邊界附近傳送所述多個載波信號。所述方法可包括通過鎖相環(huán)路(PLL)體系結(jié)構(gòu)來生成所述本地時鐘信號。所述本地振蕩器可為自由運行的。所述方法可包括利用可編程計數(shù)器/計時器生成所述本地時鐘信號，所述可編程計數(shù)器/計時器包括可編程預定標器和可編程計數(shù)器功能，其中所述計數(shù)器/計時器由所述本地振蕩器進行時鐘驅(qū)動。所述方法可包括利用可編程計數(shù)器/計時器生成所述本地時鐘信號。所述可編程計數(shù)器/計時器可包括可編程預定標器、可編程計數(shù)器功能、以及用于使輸入本地振蕩器的相位偏移的機構(gòu)，所述計數(shù)器/計時器由所述本地振蕩器進行時鐘驅(qū)動。所述計數(shù)器/計時器可為例如微控制器的一部分、現(xiàn)場可編程門陣列裝置的一部分、可編程邏輯裝置的一部分、或混合半導體裝置的一部分。所述通信總線可為例如外圍組件互連(PCI)總線、PCI-高速總線、以太網(wǎng)總線、火線總線、或無線總線。所述多個載波信號可為周期性的，且所述方法包括通過壓控晶體振蕩器(VCXO) 或鎖相環(huán)路(PLL)體系結(jié)構(gòu)生成所述本地時鐘信號。根據(jù)第九個主要方面，本發(fā)明提供了一種設備，該設備包括USB裝置，該USB裝置具有本地振蕩器、微控制器和計數(shù)器/計時器(諸如以計數(shù)器/計時器電路的形式)，其中所述USB裝置被配置成充分響應所有多個源于總線的加有時間戳的時鐘載波信號；電路，該電路被配置成監(jiān)測USB流量，從該USB數(shù)據(jù)流中解碼由USB主機控制器傳送的包括時鐘載波信號的信號，并輸出解碼后的載波信號，所述時鐘載波信號包含關(guān)于所分布的時鐘頻率和相位的信息；第一計數(shù)器/計時器(諸如以計數(shù)器/計時器電路的形式)，該第一計數(shù)器/計時器被配置成測量在本地振蕩器的時域中時鐘載波信號的接收之間的時間間隔，該測量相對于已知的載波信號頻率提供關(guān)于本地振蕩器的頻率的信息；其中所述設備適于通過基于所需同步頻率和本地振蕩器的頻率計算第二計數(shù)器/ 計時器(諸如以計數(shù)器/計時器電路的形式)的設定，來響應來自USB主機控制器的消息， 該消息包含關(guān)于所需同步頻率的信息，所述USB裝置配置所述USB裝置的計數(shù)器/計時器， 以在達到包括終點計數(shù)事件(在計數(shù)器功能的情況下)或超時事件(在計時器功能的情況下，其中第二計數(shù)器/計時器由本地振蕩器進行時鐘驅(qū)動)的輸出條件時，生成輸出信號； 以及所述第二計數(shù)器/計時器被配置使得，當達到輸出條件(終點計數(shù)或超時)時，該第二計數(shù)器/計時器基于關(guān)于本地振蕩器頻率的更新信息而被重設成新的設定，并被再一次啟動。根據(jù)本發(fā)明的第十個方面，本發(fā)明提供了一種用于同步連接到USB主機控制器的 USB裝置的本地時鐘的方法，該方法包括所述主機控制器將多個信號傳送到USB裝置，其中所述多個信號構(gòu)成了在USB主機控制器的時域中具有已知時間的時鐘載波信號；由USB裝置監(jiān)測USB流量，并從該流量中解碼包括關(guān)于所分布的時鐘頻率和相位的信息的多個信號，并輸出解碼后的載波信號；測量在本地時鐘的時域中所述解碼后的載波信號的接收之間的時間間隔，以提供關(guān)于USB主機控制器的時域的信息；相對于多個解碼后的載波信號，確定所述本地時鐘的相位；所述USB主機控制器將實質(zhì)上所有時鐘載波信號的各自的已知時間傳送給USB裝置；所述USB主機控制器將指示所需同步頻率和相位的消息傳送給USB裝置；以及控制所述本地時鐘的頻率和相位，從而使得本地時鐘被調(diào)諧，并與USB主機控制器的時間概念同相。所述多個信號可以是周期性的。所述周期信號可以是USB幀起始(SOF)信號。所述方法可以包括在與所述多個信號同一數(shù)據(jù)包中將各自的已知時間傳送給USB
直ο所述方法可以包括在協(xié)調(diào)世界時(UTC)的一秒邊界附近或在全球定位系統(tǒng)(GPS) 時間的一秒邊界附近傳送多個載波信號。所述本地時鐘可以包括鎖相環(huán)路(PLL)體系結(jié)構(gòu)或壓控晶體振蕩器(VCXO)。所述方法可以包括通過例如現(xiàn)場可編程門陣列裝置或可編程邏輯裝置來生成本地時鐘。所述計數(shù)器/計時器可以包括例如可編程預定標器和可編程計數(shù)器功能，所述計數(shù)器/計時器可以由本地振蕩器進行時鐘驅(qū)動。所述可編程計數(shù)器/計時器還可以包括用于偏移輸入本地振蕩器的相位的機構(gòu)。所述計數(shù)器/計時器可以是微控制器的一部分。根據(jù)本發(fā)明的第十一個方面，本發(fā)明提供了一種用于將USB裝置的本地時鐘和連接到該USB裝置上的USB主機控制器的時域同步的方法，所述USB裝置具有本地振蕩器并包含計數(shù)器/計時器功能，該方法包括主機控制器將多個信號傳送給USB裝置，其中所述多個信號構(gòu)成了在USB主機控制器的時域中具有已知頻率的時鐘載波信號；利用USB裝置監(jiān)測USB流量，并從該USB流量解碼包括關(guān)于所分布的時鐘頻率和相位的信息的多個信號，并從中生成解碼后的載波信號；利用第一計數(shù)器/計時器功能在本地振蕩器的時域中測量解碼后的載波信號的接收之間的時間間隔，并根據(jù)該時間間隔，相對于已知載波信號時間間隔，確定本地振蕩器的頻率；相對于所述多個解碼后的載波信號，確定所述本地振蕩器的相位；所述USB主機控制器將消息傳送給USB裝置，該消息包含關(guān)于所需本地時鐘頻率的信息；使用所需本地時鐘頻率和相位以及本地振蕩器的頻率和相位來計算第二計數(shù)器/ 計時器功能的設定；將所述第二計數(shù)器/計時器功能配置成在USB裝置的時域中的預定時間處，生成本地時鐘躍遷信號；其中所述第二計數(shù)器/計時器功能由所述本地振蕩器進行時鐘驅(qū)動；以及所述本地時鐘躍遷信號對所述本地時鐘輸出進行。所述本地振蕩器可以是自由運行的。所述方法可以包括在與所述多個信號同一數(shù)據(jù)包中將多個信號中的各個信號的已知時間傳送給USB裝置。在一個實施方式中，來自第一計時器/計數(shù)器的讀數(shù)的時間序列包含關(guān)于本地振蕩器在每個解碼后的載波信號的接收時間處的相位的信息。配置所述第二計時器/計數(shù)器可以包括設定起始值，該起始值表示在下一個所需本地時鐘躍遷之前的一些本地振蕩器周期。所述方法可以包括在計數(shù)器功能的情況下，在第二計時器/計數(shù)器達到終點計數(shù)時，生成本地時鐘躍遷信號。所述方法可以包括在計時器功能的情況下，在第二計時器/計數(shù)器達到超時條件時，生成本地時鐘躍遷信號。所述方法可以包括重復進行對本地振蕩器頻率和相位的測量。所述方法可以包括統(tǒng)計分析對本地振蕩器頻率和相位的重復測量，并由此增加測量的準確度。所述方法可以包括連續(xù)更新第二計數(shù)器/計時器的配置，以保持本地時鐘信號的同步。第一計數(shù)器/計時器功能可以被包含在例如微控制器、現(xiàn)場可編程門陣列裝置或可編程邏輯裝置中。所述方法可以包括讀取第一計數(shù)器/計時器，然后在接收到解碼后的載波信號時，重設第一計數(shù)器/計時器。所述多個信號可以是周期性的。
所述多個信號可以是USB幀起始(SOF)信號。所述多個信號可以是非周期性的，且所述方法包括在USB主機控制器的時域中的已知時間處生成所述信號。所述方法可以包括在USB幀起始(SOF)信號附近傳送所述多個信號。所述方法可以包括在協(xié)調(diào)世界時(UTC)的一秒邊界附近、或在全球定位系統(tǒng) (GPS)時間的一秒邊界附近，傳送所述多個載波信號。根據(jù)本發(fā)明的第十二個主要方面，本發(fā)明提供了一種用于確定裝置的本地振蕩器的頻率和相位的方法，所述裝置具有本地振蕩器并連接到通信總線上，該方法包括所述裝置監(jiān)控通信總線的總線流量，并從該總線流量解碼由連接到該總線的多個其他裝置中至少一個裝置生成的多個時間載波信號；所述裝置測量在本地振蕩器的時域中解碼后的載波信號的接收之間的時間間隔， 以相對于已知載波信號時間間隔，提供關(guān)于本地振蕩器的頻率的信息；以及相對于多個解碼后的載波信號，確定本地振蕩器的相位。所述多個載波信號可以是在各個第二裝置的時域中被加有時間戳的。所述多個載波信號可以是非周期性的。所述被加有時間戳的載波信號的接收之間的多個時間間隔可以提供在各個其他裝置的時域中對本地振蕩器頻率的多個測量。在一個實施方式中，所述時間間隔的時間序列指示了本地振蕩器在接收每個解碼后的載波信號時的相位。在另一個實施方式中，所述時間間隔的時間序列指示了在各個其他裝置的時域中根據(jù)本地振蕩器的時間演變。所述方法還可以包括統(tǒng)計分析在各個其他裝置的時域中的多個測量，以提高本地振蕩器頻率的確定的準確性。測量在本地振蕩器的時域中解碼后的載波信號的接收之間的時間間隔可以包括對本地振蕩器在由加有時間戳的載波信號的接收所圍成的窗口內(nèi)的躍遷數(shù)目進行計數(shù)。在一個實施方式中，所述其他裝置中的一個裝置為總線主裝置。所述其他裝置可以是同級(peer)裝置。根據(jù)本發(fā)明的第十三個主要方面，本發(fā)明提供了一種用于預測第一自由運行的時鐘在多個第二時鐘的至少一者的時域中的某些未來時間處的時間的方法，該方法包括讀取數(shù)據(jù)組，該數(shù)據(jù)組包括在多個第二時鐘的至少一者的時域中對第一時鐘的本地時間的多個測量；計算第一時鐘的時域與多個第二時域中的每者之間的關(guān)系；提前推斷第一時鐘的時域與多個第二時域中的至少一者之間的關(guān)系；以及基于在多個時域之間的關(guān)系，確定在某些未來時間處的基于第一時鐘的本地時間。所述方法可以包括利用對多個時域之間的多個關(guān)系的統(tǒng)計分析，來改善對第一時鐘的本地時間的確定。所述推斷可以包括，例如線性、多項式、指數(shù)推斷技術(shù)或者其結(jié)合，或卡爾曼或G-H 濾波技術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的第十四個方面，本發(fā)明提供了一種預測多個自由運行的時鐘在多個參考時鐘的至少一者的時域中的某些未來時間處的時間的方法，該方法包括讀取數(shù)據(jù)組，該數(shù)據(jù)組包括在多個參考時鐘的至少一者的時域中對多個自由運行的時鐘的本地時間的多個測量；計算每個自由運行的時鐘的時域與多個參考時域中的每者之間的關(guān)系；提前推斷每個自由運行的時鐘的時域與多個參考時域中的至少一者之間的關(guān)系； 以及基于在多個時域之間的多個關(guān)系，確定在某些未來時間處的每個自由運行的時鐘的本地時間。所述方法可以包括通過對多個時域之間的多個關(guān)系的統(tǒng)計分析，來改善對自由運行的時鐘的本地時間的確定。所述推斷可以包括，例如線性、多項式、指數(shù)推斷技術(shù)或者其結(jié)合，或卡爾曼或G-H 濾波技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明的第十五個主要方面，本發(fā)明提供了一種用于控制由本地振蕩器進行計時的事件的方法，該方法包括接收指示第一時間的數(shù)據(jù)，在該第一時間處，所述事件將在本地振蕩器的時域中被生成；從本地振蕩器生成時鐘信號；利用指示當前時間和第一時間之間的時間間隔的數(shù)據(jù)來重設和配置計數(shù)器/計時器功能；當在計數(shù)器功能的情況下達到終點計數(shù)、或在計時器功能的情況下達到超時，生成所述事件；通過本地振蕩器對計數(shù)器/計時器進行時鐘驅(qū)動。所述時鐘信號可以和本地振蕩器同頻和同相。所述時鐘信號可以是本地振蕩器的頻率的多倍，并與本地振蕩器同相，其中所述時鐘信號提供比本地振蕩器更高的時鐘驅(qū)動分辨率。在一個實施方式中，所述本地振蕩器是自由運行的。在另一個實施方式中，所述本地振蕩器是壓控晶體振蕩器(VCXO)或鎖相環(huán)路 (PLL)，并被鎖定到所需頻率。根據(jù)第十六個主要方面，本發(fā)明提供了一種用于從本地振蕩器生成本地時鐘信號的方法，該方法包括i)接收指示第一時間的數(shù)據(jù)，在該第一時間處，本地時鐘的躍遷將在所述本地振蕩器的時域中被生成；ii)從所述本地振蕩器生成時鐘信號；iii)利用指示當前時間和第一時間之間的時間間隔的數(shù)據(jù)來重設和配置計數(shù)器 /計時器功能；iv)在計數(shù)器功能的情況下達到終點計數(shù)事件、或在計時器功能的情況下達到超時事件時，生成本地時鐘的躍遷；ν)通過本地時鐘來對計數(shù)器/計時器進行時鐘驅(qū)動；以及
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vi)在一次或多次生成本地時鐘的躍遷時，重復步驟i)至V)。所述時鐘信號可以與本地振蕩器同頻和同相。所述時鐘信號可以是本地振蕩器的頻率的多倍，并與本地振蕩器同相，其中所述時鐘信號提供比本地振蕩器更高的時鐘驅(qū)動分辨率。所述本地振蕩器可以是自由運行的。在另一個實施方式中，所述本地振蕩器是壓控晶體振蕩器(VCXO)或鎖相環(huán)路 (PLL)，并被鎖定到所需頻率。所述方法可以包括在某些設定之間調(diào)節(jié)計數(shù)器/計時器的配置或使計數(shù)器/計時器的配置在某些設定之間搖擺，從而提供對本地時鐘信號的頻率和相位的更精細控制。根據(jù)本發(fā)明的第十七個方面，本發(fā)明提供了一種用于對連接到公共通信總線的多個非同步裝置所獲取的數(shù)據(jù)進行同步的方法，該方法包括確定多個裝置的非同步時域之間的映射，包括根據(jù)上述方法，確定每個裝置的本地振蕩器的頻率和相位；以及根據(jù)上述方法，預測本地振蕩器在多個第二本地振蕩器的至少一者的時間域中的某些未來時間處的時間；對在每個各自裝置的時域中所獲取的數(shù)據(jù)加上時間戳；將加有時間戳的數(shù)據(jù)傳送給中央單元(central location)；以及在公共時域中對來自多個裝置的數(shù)據(jù)進行時間對準。根據(jù)第十八個主要方面，本發(fā)明提供了一種用于對連接到USB的多個非同步USB 裝置所獲取的數(shù)據(jù)進行同步的方法，每個所述USB裝置具有自由運行的本地振蕩器，該方法包括所述多個USB裝置監(jiān)控USB流量，并從USB解碼由USB主機控制器生成的多個時間載波信號；所述多個USB裝置測量在所述本地振蕩器的時域中解碼后的載波信號的接收之間的時間間隔，以相對于已知載波信號時間間隔，提供關(guān)于本地振蕩器頻率的信息；以及相對于所述多個解碼后的載波信號，確定各個USB裝置中的每者的本地振蕩器的相位；所述多個USB裝置獲取數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)獲取由各個自由運行的本地振蕩器來進行時鐘驅(qū)動；對在每個各自USB裝置的時域中獲取的數(shù)據(jù)加上時間戳；將加有時間戳的數(shù)據(jù)傳送給中央單元；以及在公共時域中對來自多個裝置的數(shù)據(jù)進行時間對準。根據(jù)第十九個主要方面，本發(fā)明提供了一種用于將一個或多個裝置的本地振蕩器同步到源自總線的時基的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括測量級，該測量級適于相對于源自總線的時基來表征本地振蕩器；預測級，該預測級適于確定每個本地振蕩器中的時間演變；以及控制級，該控制級適于通過各個本地振蕩器，生成各個裝置中的每者的本地同步時鐘信號。在一個實施方式中
測量級適于執(zhí)行上述用于確定裝置的本地振蕩器的頻率和相位的方法；預測級適于執(zhí)行上述用于預測第一自由運行的時鐘在某些未來時間處的時間的方法；控制級適于執(zhí)行上述用于控制由本地振蕩器計時的事件的方法。預測級可以包括位于中央的計算機構(gòu)和適于向每個裝置傳送指示第一時間的數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。在一個實施方式中，多個計算機構(gòu)位于各個裝置的每個裝置內(nèi)，其中指示第一時間的數(shù)據(jù)在每個裝置本地被計算。根據(jù)第十九個主要方面，本發(fā)明提供了一種用于同步經(jīng)由通信總線連接的多個裝置的方法，每個裝置具有本地振蕩器，該方法包括指定從所述多個裝置中選擇的第一或主計時裝置；主計時裝置將多個時鐘載波信號傳送給多個第二裝置中的每個裝置；多個第二裝置中的每個裝置根據(jù)上述用于確定裝置的本地振蕩器的頻率和相位的方法，相對于主計時裝置的時域，確定其各自的本地振蕩器的頻率和相位；根據(jù)上述用于預測第一自由運行的時鐘在一些未來時間處的時間的方法，預測在主計時裝置的時域中多個其他裝置的每個裝置中的時間演變；以及根據(jù)上述用于控制由本地振蕩器計時的事件的方法，利用主計時裝置的時間概念來同步多個裝置的每個裝置的本地時鐘。所述方法可以在集中計算指示第一時間的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)傳送給每個裝置。在另一個實施方式中，所述方法包括在每個裝置本地計算指示第一時間的數(shù)據(jù)。所述時鐘載波信號可以是周期性的。在另一個實施方式中，所述時鐘載波信號可以是非周期性的，并且可以被加上時間戳或在主計時裝置的時域中的已知時間上被傳送。根據(jù)第二十個主要方面，本發(fā)明提供了一種用于同步經(jīng)由多個互連通信總線連接的多個裝置的方法，每個裝置具有本地振蕩器，該方法包括指定從所述多個裝置中選擇的用于每個總線互連的主計時裝置；多個主計時裝置將多個時鐘載波信號傳送給多個其他裝置中的每個裝置；多個其他裝置中的每個裝置根據(jù)上述用于確定裝置的本地振蕩器的頻率和相位的方法，相對于主計時裝置的時域，確定其各自的本地振蕩器的頻率和相位；根據(jù)上述用于預測第一自由運行的時鐘在未來時間處的時間的方法，預測在主計時裝置的時域中多個其他裝置的每個裝置中的時間演變；以及根據(jù)上述用于控制由本地振蕩器計時的事件的方法，利用主計時裝置的時間概念來同步多個裝置的每個裝置的本地時鐘。跨接多個互連通信總線的多個裝置的每個裝置中的時間演變可以以任意精度已知，以及時鐘載波信號頻率的準確度以較少的程度已知。還應該注意的是，本發(fā)明的每個上述方面的多個特征的任意特征可以適當?shù)馗鶕?jù)需要而被結(jié)合。


為了更清楚地了解本發(fā)明，現(xiàn)在將以示例的方式參考附圖描述實施方式，在附圖
中圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一個主要方面的同步USB裝置的示意
圖2是在本發(fā)明的第一個主要方面中使用的微控制器的示意圖； 圖3是圖2的微控制器的內(nèi)部資源和體系結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖4是根據(jù)本發(fā)明第二個實施方式的同步USB的示意圖； 圖5是根據(jù)本發(fā)明第三個實施方式的同步到GPS時間服務器的USB的示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第四個實施方式的跨接PCI總線而被同步的同步裝置的網(wǎng)絡的
示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的第五個實施方式的同步互連總線的混合網(wǎng)絡的示意圖；以及圖8是用于經(jīng)調(diào)諧的系統(tǒng)的載波和同步信號的示意圖。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明第一個實施方式的USB裝置由圖1中的10示意性示出，且具有數(shù)字 USB 12。USB裝置10包括用于連接到USB 12的總線連接器14、USB接口 /微控制器16、數(shù)字輸入/輸出電路18 (例如是數(shù)字換能器的形式，諸如模數(shù)轉(zhuǎn)換器、壓力換能器、或變形測量器)、和自由運行的振蕩器20。振蕩器20為USB接口 /微控制器16提供時鐘信號22。 USB接口 /微控制器16具有控制數(shù)字輸入/輸出電路18的數(shù)據(jù)總線26。USB接口 /微控制器16被配置為將時鐘信號22與從USB流量M中內(nèi)部解碼的時鐘載波信號進行比較。以每秒的周期數(shù)為單位對振蕩器的頻率進行測量。振蕩器通常用作時鐘，以及振蕩器的每個周期可以被認為是時鐘的單個“滴答”。所以時間可以以振蕩器的滴答數(shù)的形式被測量。這提供了本地時間概念，所以振蕩器也可以參考一些絕對(或更權(quán)威的)時間概念(如果絕對時間概念可用)。這樣，從USB流量M解碼的載波信號提供了另外的時基以用于比較。如果該載波信號包含更準確的絕對時間概念(或甚至用于給定系統(tǒng)的所選擇的合適的時基)，則本地振蕩器20可以對著該載波信號被校準。在USB的情況下，本地自由運行的振蕩器20的時鐘信號22被稱為幀起始(SOF) 包載波信號。這造成一參考USB主機控制器的本地時鐘的系統(tǒng)。用達到2048的12比特數(shù)字來對SOF包進行編號。然而，主機控制器的操作系統(tǒng)能夠?qū)⑤^大的比特計數(shù)數(shù)字作為其時間參考。這適于保持重要的USB主機控制器時基，然后如果需要的話，該時基可以與其他互連總線進行比較。所以，如上所述，重復時鐘載波信號形式的時鐘同步信息由USB接口 /微控制器16 從來自USB 12的USB流量M被解碼。圖2是圖1的USB接口 /微控制器16的示意圖，該示意圖示出了其內(nèi)部電路。USB接口 /微控制器16包括USB物理層收發(fā)機0%y)32和傳統(tǒng)的微控制器34。USB Phy 32通過USB接口端口 36接收USB流量。微控制器34具有多個輸出端口(由38共同表示)、時鐘源輸入端口 40和專用同步時鐘生成輸出端42 ；同步時鐘生成輸出端42實際上可以是專用的多個輸出端口 38中的一者。USB Phy 32經(jīng)由數(shù)據(jù)總線44和經(jīng)由另外的硬件中斷信號連接46而被連接到微控制器34。硬件中斷信號連接46允許USB Phy32通知微控制器34從USB流量接收到了指定載波信號。圖3是USB接口 /微控制器16的微控制器34的示意圖。微控制器34具有用于圖2的數(shù)據(jù)總線44的輸入端52、S0F中斷輸入端口 54、多個輸出端口(由56共同表示，并連接到USB接口 /微控制器16的輸出端口 38、或與USB接口 /微控制器16的輸出端口 38 集成)、時鐘源輸入端口 58和專用同步時鐘生成輸出端60(連接到時鐘源輸入端口 40和 USB接口 /微控制器16的專用同步時鐘生成輸出42、或與時鐘源輸入端口 40和USB接口 /微控制器16的專用同步時鐘生成輸出42集成)。微控制器34還包含處理核心62 (通常包括存儲器和其他功能)和第一和第二計數(shù)器/計時器6 和64b。第一計數(shù)器/計時器6 適于相對于SOF載波信號66來測量本地振蕩器時間(或頻率)。第二計數(shù)器/計時器64b由來自時鐘源輸入端口 58的本地時鐘信號22進行時鐘驅(qū)動。SOF載波信號66被用于選通(gate)第一計數(shù)器/計時器64a，從而使得第二計數(shù)器 /計時器64b在連續(xù)SOF載波信號66的接收之間的期間，對本地時鐘信號22的滴答進行計數(shù)(或?qū)χ芷谶M行計時)。第一計數(shù)器/計時器64a的測量結(jié)果68 (包括在連續(xù)SOF接收所定義的期間中的時間(計數(shù))的數(shù)字表示)被第一計數(shù)器/計時器6 傳送給處理核心 62，之后處理核心62根據(jù)該測量結(jié)果68，確定USB裝置10的時域中的時間。傳統(tǒng)USB微控制器(諸如塞浦路斯(cypress) EZUSB-FX系列的USB微控制器)可以被配置成在接收到USB數(shù)據(jù)流中的幀起始(SOF)包時，執(zhí)行軟件中斷。在該實施方式中， 微控制器34中提供的中斷服務程序響應于SOF包的接收而被執(zhí)行，并被配置成生成參考計時信號(對于USB全速以lkHZ、或?qū)τ赨SB高速以8kHz)，該參考計時信號被用于選通第一計數(shù)器/計時器64a。處理多個這種對本地時鐘時間(或頻率/周期)的測量結(jié)果68，以及處理核心62 將統(tǒng)計技術(shù)應用到這些結(jié)果68中，以確定具有增強準確性的最后結(jié)果。該對本地時鐘時間的周期性確定已在本發(fā)明的第三個主要方面中作為測量方法而被描述。根據(jù)該實施方式的預測方法，USB裝置10確定第二計數(shù)器/計時器64b應該如何被配置以保持與USB 12的時域的時間同步。被加載到計數(shù)器/計時器64b的值基于每個時域的時間概念——在這種情況下，是SOF時域(主機控制器)和(USB裝置10的)本地振蕩器20的時域的時間概念。第二計數(shù)器/計時器64b根據(jù)上述本發(fā)明的第三個主要方面的控制方法而被操作。從而，第二計數(shù)器/計時器64b由本地時鐘信號22進行時鐘驅(qū)動，從而處于本地振蕩器20的時域中。微控制器處理核心62利用值70對計數(shù)器/計時器64b進行周期性預配置。第二計數(shù)器/計時器64b可以利用從處理核心62發(fā)送的合適的控制信號而在計時器模式或計數(shù)器模式中操作。當?shù)诙嫈?shù)器/計時器64b達到終點計數(shù)或超時條件時，在同步時鐘生成端口 60上生成硬件信號72。該硬件信號72可以被用于切換時鐘引腳或微控制器34的其他功能。對于本領域的技術(shù)人員很明顯的是，被加載到第二計數(shù)器/計時器64b的值70的明智臨時改變會導致輸出信號相位的改變。所加載的值70的永久改變會造成頻率改變。例如，利用其125ys載波信號(即，在連續(xù)USB SOF載波信號的接收之間具有整數(shù)個周期) 調(diào)諧的IOMHz本地時鐘具有IOOns的周期，所以在每125 μ s SOF期間會產(chǎn)生1250個周期。 如果用1250加載第二計數(shù)器/計時器64b，且在時鐘頻率上沒有改變，則在下一個SOF包接收時的相位關(guān)系沒有改變。另一方面，如果本地時鐘的相位需要被提前100ns，則1249的值將會被加載到第二計數(shù)器/計時器64b，以用于一個SOF周期，然后1250將會被加載，以用于每個隨后的SOF周期。根據(jù)本發(fā)明的第二個實施方式，提供了一種由圖4中80示意性示出的同步USB。 同步USB 80包括USB主機控制器82和多個USB裝置84、86和88 (每個都具有圖1的USB 裝置10的特征)。USB裝置84、86和88每個分別具有自由運行的振蕩器或時鐘90、92和 94。USB主機控制器82具有本地時鐘96并被本地時鐘96驅(qū)動，并生成周期SOF包，該周期 SOF包廣播到USB裝置84、86和88。 USB裝置84、86和88每個根據(jù)上述第一實施方式中的方法生成同步本地時鐘。USB 裝置84跨過USB連接98測量其內(nèi)部振蕩器相對于USB主機控制器82 (由周期SOF包接收來計時)的時鐘96的時基的速率。類似地，USB裝置86和88使用來自USB主機控制器82 的相同廣播SOF包來測量其本地時鐘速率。所以本發(fā)明的第三個主要方面的測量方法提供了一種數(shù)據(jù)陣列，所述數(shù)據(jù)陣列包括對應于所述周期SOF載波信號的接收(即，USB主機控制器82的時基)，USB裝置84、86 和88中每一者上的(各個振蕩器90、92和94)本地時間。而且，根據(jù)第三個方面的預測方法，生成和提前推斷振蕩器90、92、94和時鐘96中每一者的相對時間的映射。根據(jù)第三個方面的控制方法，USB裝置84、86和88中的每一者均被配置成使得USB裝置84、86和88中每一者的計數(shù)器/計時器功能當由其各自的自由運行的振蕩器90、92和94進行時鐘驅(qū)動時，同步輸出時鐘信號。本地振蕩器90、92和94的時鐘速率越高，可達到越高的精度來控制頻率。然而， 應該注意的是，隨著本地振蕩器頻率增加，本地振蕩器的頻率穩(wěn)定性對于給定控制環(huán)路周期而言必須更嚴格。本地振蕩器90、92和94的頻率穩(wěn)定性確定測量、預測和控制環(huán)路應該多久被執(zhí)行一次。如果以標準晶體振蕩器芯片的形式提供本地振蕩器90、92和94，所述標準晶體振蕩器芯片以48MHz進行操作，且具有百萬分之100 (ppm)的頻率容差，并且如果假定周期載波信號對應于在完全理想的125 μ s時間間隔出現(xiàn)的USB SOF包令牌，則在每個125 μ s 時間間隔會有48MHz時鐘的6000個滴答。如果時鐘在其容差帶的端部，則頻率將會是 48. 00048MHz。這造成在125 μ s時間間隔中有6000. 06個滴答。每17個微幀期間(大約每aiis)本地振蕩器將會誤差48MHz時鐘的一個周期(大約20ns)。假定控制分辨率是48MHz的一個時鐘滴答，控制環(huán)路只需要以大約每2ms —次或 500Hz來操作。類似地，如果使用高質(zhì)量本地時鐘源，諸如恒溫槽受控晶體振蕩器(OCXO)， 則時鐘的穩(wěn)定性允許非常不頻繁的控制環(huán)路。圖5是根據(jù)本發(fā)明第三個實施方式的被同步到GPS時鐘的USB 100的示意圖。根據(jù)該實施方式，同步USB 100包括USB主機控制器102和與其進行數(shù)據(jù)通信的多個USB裝置104和106。USB裝置106另外被連接到GPS時間服務器108。GPS時間服務器108從 GPS(或等價的)衛(wèi)星系統(tǒng)經(jīng)由天線110接收時間碼，并保持本地時鐘112以高精度準確符合世界時間。GPS時間服務器108經(jīng)由數(shù)據(jù)連接114在世界時間秒邊界上每秒傳送一個脈沖(1PPS信號)給USB裝置106。其他時間或時鐘信號可以被使用，諸如IOMHz時鐘信號。這些1 PPS信號可以被認為是跨過數(shù)據(jù)連接114傳送的周期時鐘載波信號。USB裝置106在功能上等價于圖1中的USB裝置10，所以適于執(zhí)行本發(fā)明的第三個方面的方法以測量和映射GPS時間服務器108的本地時鐘112和USB裝置106的時鐘116的相對時間。為此，USB 裝置106適于使得這些IPPS信號生成中斷而不是上述實施方式中的SOF包的接收。而且，USB主機控制器102將周期SOF包傳送給USB裝置106，所以USB裝置106 可以使用本發(fā)明的第三個方面的方法來相對于USB主機控制器102的本地時鐘118的時間，測量和映射其本地時鐘116的時間。根據(jù)所用微控制器可用的資源，可采使一個計數(shù)器 /計時器資源來測量數(shù)據(jù)連接114和位于USB主機控制器102和USB裝置106之間的數(shù)據(jù)連接120中每一者的時間。如果沒有足夠的資源可用于同時測量數(shù)據(jù)連接114和數(shù)據(jù)連接 120的時間，則可用資源可以在測量每個數(shù)據(jù)連接114和120的相對時間之間共享。如上針對圖1的USB裝置10所述的那樣，USB裝置104能夠通過對著由USB主機控制器102的本地時鐘118提供的時基進行直接測量來表征其本地時鐘122。在測量系統(tǒng)中每個時鐘(S卩，GPS時間服務器108的本地時鐘112、USB裝置106 的本地時鐘116、USB主機控制器102的本地時鐘118和USB裝置104的本地時鐘112)的相對時間之后，USB 100生成這四個時鐘的相對時間的預測映射，等價于上述本發(fā)明的第三個方面的預測方法的過程。然后，本方面的第三個方面的控制方法被應用，以生成USB裝置104和106中每一者的同步時鐘。同步時鐘與GPS時間服務器108的本地時鐘112同步，但不是必須同步。應該注意的是，在這種情況下，時鐘116和118的絕對準確性不影響以高準確度將 USB裝置104的時鐘122與GPS時間服務器108的時鐘112同步的能力。所有時域之間的相對映射使得如果每個時鐘的頻漂不明顯，則時鐘可以被分開很寬并通過不準確的時鐘而被連接，但仍以高準確度被同步。由于對測量的統(tǒng)計處理，該套方法對隨機抖動也相對不敏感。在本發(fā)明的第四個實施方式，提供了跨接PCI總線而被同步的多個USB，如圖6中的130示意性示出的。根據(jù)該實施方式，被PCI控制器134控制的PCI總線132作為多個 USB主機控制器136和138的主機。USB主機控制器136和138中每一者分別作為多個USB 裝置140、142和144、146的主機。USB主機控制器136將其本地振蕩器與PCI總線132上存在的時鐘信號(由PCI 控制器134生成)進行比較。使用符合上面所教導的技術(shù)，來自PIC總線132的時鐘信號與多個USB主機控制器136和138內(nèi)存在的本地時鐘信號相比較。類似地，USB主機控制器138將其本地振蕩器與PCI總線132上存在的時鐘信號進行比較。這三個時鐘的測量、 預測和控制允許多個USB主機控制器136和138根據(jù)上述本發(fā)明的第三個方面的方法而被同步。以USB主機控制器136作為主機的多個USB裝置140和142被同步到USB主機控制器136，以USB主機控制器138作為主機的USB裝置144和146被同步到USB主機控制器 138。由此，USB裝置140、142、144和146跨接PCI總線132而被同步。根據(jù)本發(fā)明的第五個實施方式的互連總線的混合網(wǎng)絡由圖7中的150示意性示出，該混合網(wǎng)絡被連接到GPS時間服務器。根據(jù)該方面，網(wǎng)絡150包括由PCI總線152，以及
36通過以太網(wǎng)總線156連接到PCI總線152的PCI總線158，該PCI總線152由PCI控制器 154控制，PCI總線158由PCI控制器160控制。網(wǎng)絡150還包括連接到PCI總線152上的 PCI-以太網(wǎng)控制器162和連接到PCI總線158的PCI-以太網(wǎng)控制器164，該PCI-以太網(wǎng)控制器162和PCI-以太網(wǎng)控制器164連接到主機以太網(wǎng)鏈接156。PCI總線152包含支持USB裝置168的USB主機控制器166，所述USB裝置168轉(zhuǎn)而連接到GPS時間服務器170上。PCI總線158包含支持USB裝置174的USB主機控制器 172。根據(jù)上述本發(fā)明的各種方法，對于本領域技術(shù)人員來說顯然的是，每個互連節(jié)點(PCI 控制器154、160,USB主機控制器166、172、以太網(wǎng)控制器162,164,USB裝置16和GPS時間服務器170)能夠?qū)⑵浔镜貢r鐘信號(時間)與其相鄰節(jié)點的本地時鐘信號(時間)進行比較。這樣，形成互連的相對時基的映射，從而允許每個節(jié)點被同步。所以，USB裝置174的本地時鐘176可以通過互連混合通信總線鏈被同步到GPS時間178。在該實施方式中，中間時鐘的絕對準確性不影響以高準確性將USB裝置174的時鐘 176與GPS時間178同步的能力。在所有時域之間的相對映射使得如果每個時鐘中的頻漂不明顯的話，則時鐘能夠通過具有不準確的時鐘的多個混合總線連接而被分開得很寬，但仍被以高準確度被同步。由于對測量的統(tǒng)計處理，該套方法對隨機抖動也非常不敏感。在上述第四和第五個實施方式(分別參見圖6和7)中，多個PCI總線與各種其他總線同步。對于本領域技術(shù)人員明顯的是，PXI總線也可以被同步。PXI是工業(yè)儀器使用標準，其將標準PCI總線與專用計時和觸發(fā)總線結(jié)合起來。所以先前的實施方式可以同樣適用PXI總線，其中不準確的PCI時鐘源被PXI計時總線上的精確且相位對準的時鐘源替代。根據(jù)本發(fā)明的對同步的上述描述主要涉及在頻率和相位上將時鐘與載波信號的接收同步，而沒有涉及對跨總線的載波信號的傳播延遲的補償。在一些情況下，如利用PCI， 由于總線的物理上有限的性質(zhì)，總線時鐘載波信號從裝置到裝置的傳播時間的差異非常小。在其他情況下，諸如以太網(wǎng)，總線的物理擴展造成點到點的明顯傳播延遲。USB處在這些極端情況之間，其中裝置到裝置的傳播差異被限制到只有幾百納秒。無論如何，存在用于測量跨這些總線的信號傳播時間和用于補償USB傳播延遲的方法(例如，參見福斯特等人的US專利申請No. 10/620，769，該專利申請作為參考被合并于此)。PCI總線需要特別的終止條件。這樣能夠通過多級信號發(fā)送裝置來從PCI總線控制器找出給定裝置的信號傳播時間。類似地，從簡單的技術(shù)到由IEEE-1588標準教導的方法均存在針對以太網(wǎng)測量和補償信號傳播延遲的技術(shù)。在本發(fā)明的第六個優(yōu)選實施方式中，提出了一種用于改善連接到通信總線的經(jīng)調(diào)諧的時鐘系統(tǒng)的同步準確性的方法。圖8是在兩種情況下的信號的時間序列的示意性表示 180，以示出對于USB情況的該方法。在該情況下，示出了經(jīng)調(diào)諧的USB，其中本地時鐘被鎖定到平均統(tǒng)計載波信號 (S0F包)頻率。這樣，連續(xù)SOF包的接收之間的時間是本地時鐘周期的整數(shù)倍，并以平均統(tǒng)計載波接收時間為中心。傳統(tǒng)的同步方法采用單個事件來同步經(jīng)調(diào)諧的時鐘。在硬件觸發(fā)系統(tǒng)中這是可接受的，但是基于軟件的系統(tǒng)在任意單個SOF包的檢測和生成結(jié)果控制信號之間的時間上會遭受明顯的隨機不確定性。參考圖8，情況A 182在時間上表示了載波信號(SOF)。單個SOF同步事件在184被軟件中斷服務程序檢測和輸出。這表示了單個事件位于任意單個SOF包的檢測和生成結(jié)果控制信號之間的延遲平均值的理想情況。一個載波周期后(在186)檢測到下一個SOF 信號，但是生成本地控制信號188的不確定性導致控制信號相對于載波周期在190 “過早” 或在192 “過晚”。在這種情況下，在不確定窗口 188中的載波信號接收的分布將會以預期載波信號位置194為中心，因為單個事件與載波信號同步。情況B 196也在時間上表示了載波信號(SOF)。單個SOF同步事件在198被軟件中斷服務程序檢測和輸出。在這種情況下，SOF事件輸出在離理想情況一預期延遲的后端。 系統(tǒng)不知道單個事件的該隨機錯誤。一個載波周期后(在200)檢測到下一個S0F，但是隨機輸出延遲(由于中斷服務程序的不確定性)導致了可能輸出窗口 202。隨著時間的推移，顯現(xiàn)了一模式，該模式示出了在基于本地時鐘(該本地時鐘被鎖定到載波信號的平均接收) 的期望接收時間后，載波信號的檢測具有以200為中心的分布。這樣，單個同步事件可以與平均載波信號時間進行統(tǒng)計比較。所以，裝置的本地時間概念可以被調(diào)節(jié)，以補償單個事件中的錯誤并提高同步準確性。本領域的技術(shù)人員可以容易地實現(xiàn)發(fā)明范圍內(nèi)的修改。所以，應該理解的是，本發(fā)明不局限于上面通過實例所述的特定實施方式，并且在此所述的各種實施方式的結(jié)合對于本領域的技術(shù)人員來說的顯而易見的，并在本公開的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的前述說明中，除了由于表達語言或必要的含義而上下文需要以其他方式解釋的情況外，術(shù)語“主機控制器”指標準USB主機控制器、USB活動(USB-on-the-go)主機控制器、無線USB主機控制器或任意其他形式的USB主機控制器。在本發(fā)明的前述說明和所附的權(quán)利要求中，除了由于表達語言或必要的含義而上下文需要以其他方式解釋的情況外，術(shù)語“包括(comprise)”或者其變形(諸如“包括 (comprises) ”或“包括(comprising) ”)被用于包含意思，也就是，用于具體說明所陳述特征的存在，而不用于排除在本發(fā)明的各種實施方式中其他的特征的存在或添加。而且，在此對于現(xiàn)有技術(shù)的任何引用并非意欲暗示這些現(xiàn)有技術(shù)形成或形成了公知常識的一部分。
權(quán)利要求
1.一種對第一裝置和至少一個第二裝置進行同步的方法，每個所述第二裝置具有本地振蕩器和微控制器，且所述第二裝置經(jīng)由通信總線與所述第一裝置進行數(shù)據(jù)通信，該方法包括所述第一裝置將多個信號傳送給所述第二裝置；所述第二裝置使用所述多個信號來測量所述第二裝置的本地振蕩器的頻率； 所述第一裝置將指示要被同步到的所需頻率的信號傳送給所述第二裝置；以及所述第二裝置采用所述第二裝置的微控制器來配置所述第二裝置自身，以使用所述第二裝置的本地振蕩器的頻率來生成具有所述所需頻率的本地時鐘信號。
2.一種設備，該設備包括USB裝置，該USB裝置具有本地時鐘、帶有計數(shù)器/計時器功能的微控制器和振蕩器，其中所述微控制器被配置成通過生成適于用作用于實質(zhì)上所有多個時鐘載波信號的同步參考信號的輸出信號來響應預定義軟件中斷，所述USB裝置能連接到USB主機控制器上；電路，該電路被配置成監(jiān)測USB流量、從USB數(shù)據(jù)流中解碼周期信號，所述周期信號由所述主機控制器傳送且包括時鐘載波信號，該時鐘載波信號包含關(guān)于所分布的時鐘頻率和相位的信息，所述電路還被配置成輸出解碼后的載波信號；電路，該電路被配置成接收所述解碼后的載波信號、在接收到預定義數(shù)據(jù)包時生成所述預定義軟件中斷、以及將所述軟件中斷傳遞給所述微控制器；電路，該電路用于測量在所述本地振蕩器的時域中所述同步參考信號的接收之間的時間間隔，所述測量相對于已知載波信號頻率，提供關(guān)于所述本地振蕩器的頻率的信息；其中所述設備適于通過基于所需同步頻率和所述本地振蕩器的所述頻率來計算第二計數(shù)器/計時器電路的設定，以響應來自所述USB主機控制器的消息，該消息包含關(guān)于所述所需同步頻率的信息，所述USB裝置設定所述微控制器內(nèi)的所述計數(shù)器/計時器電路的配置，以在計數(shù)器功能的情況下達到終點計數(shù)事件時、或在計時器功能的情況下達到超時事件時，生成輸出信號；其中所述第二計數(shù)器/計時器由所述振蕩器進行時鐘驅(qū)動；以及當所述第二計數(shù)器/計時器達到所述終點計數(shù)或所述超時事件時，重設所述計數(shù)器/ 計時器的所述配置。
3.一種用于對連接到USB主機控制器上的USB裝置進行同步的方法，所述USB裝置具有微控制器和本地振蕩器，所述微控制器包含計數(shù)器/計時器功能，該方法包括所述主機控制器將周期信號傳送到所述USB裝置，其中所述周期信號構(gòu)成了時鐘載波信號；監(jiān)測USB流量、并從USB數(shù)據(jù)流中解碼所述周期信號、以及輸出解碼后的載波信號，所述周期信號包含關(guān)于所分布的時鐘頻率和相位的信息；接收所述解碼后的載波信號、在接收到預定義數(shù)據(jù)包時生成中斷、以及將軟件中斷傳遞給USB微控制器；所述USB微控制器通過生成適于用作用于實質(zhì)上所有所述時鐘載波信號的同步參考信號的輸出信號來響應所述軟件中斷；測量在所述本地振蕩器的時域中所述同步參考信號的接收之間的時間間隔，以相對于已知載波信號頻率，提供關(guān)于所述本地振蕩器的頻率的信息；所述USB主機控制器傳送消息給所述USB裝置，所述消息包含關(guān)于所述所需同步頻率的信息；使用所述同步頻率和所述本地振蕩器的所述頻率來計算第二計數(shù)器/計時器電路的設定；所述USB裝置設定所述微控制器內(nèi)的所述計數(shù)器/計時器電路的配置，以在計數(shù)器功能的情況下達到終點計數(shù)事件時、或在計時器功能的情況下達到超時事件時，生成輸出信號；其中所述第二計數(shù)器/計時器由所述本地振蕩器進行時鐘驅(qū)動；以及當所述第二計數(shù)器/計時器達到所述終點計數(shù)或所述超時事件時，重設所述計數(shù)器/ 計時器的所述配置。
4.一種用于提高本地時鐘相位同步的準確性的方法，該方法包括 調(diào)諧連接到通信總線上的裝置的本地時鐘；對所述通信總線的總線流量進行解碼，以得到預定義周期載波信號； 在每個所述周期載波信號的接收瞬間，確定所述本地時鐘的本地時鐘信號的相位； 利用統(tǒng)計方法，相對于所述周期載波信號，確定所述本地時鐘信號的真實相位；以及調(diào)節(jié)所述本地時鐘的相位，以同步所述本地時鐘。
5.一種用于提高對連接到通信總線的多個裝置的各自的本地時鐘進行同步的準確性的方法，該方法包括調(diào)諧所述本地時鐘；每個所述裝置對所述通信總線的總線流量進行解碼，以得到預定義周期載波信號； 每個所述裝置在每個所述周期載波信號的接收瞬間，確定該裝置的本地時鐘的本地時鐘信號的相位；每個所述裝置利用統(tǒng)計方法，相對于所述周期載波信號，確定該裝置的本地時鐘信號的真實相位；以及每個所述裝置調(diào)節(jié)該裝置的本地時鐘的相位，以同步所述本地時鐘。
6.一種用于對第一裝置和至少一個第二裝置進行同步的方法，所述第一裝置具有本地振蕩器，且所述第二裝置經(jīng)由通信總線與所述第一裝置進行數(shù)據(jù)通信，該方法包括所述第一裝置將指示所述第一裝置的時域的多個載波信號傳送給所述第二裝置； 所述第二裝置使用所述多個載波信號來測量所述第二裝置的本地振蕩器的頻率； 所述第一裝置將指示要被同步到的所需頻率的信號傳送給所述第二裝置；以及所述第二裝置生成被調(diào)諧到所述第一裝置的時域的本地時鐘信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一裝置和所述第二裝置為USB裝置，且所述通信總線為USB。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中所述第一裝置和所述第二裝置中的一者為 USB裝置，且所述第一裝置和所述第二裝置中的另一者為USB主機控制器。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述多個載波信號為周期性的。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述多個載波信號為非周期性的，且在已知時間被傳送。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，該方法包括將所述各個已知時間傳送給所述第二裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，該方法包括在與所述載波信號同一個數(shù)據(jù)包中將所述各個已知時間傳送給所述第二裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求6-12中任一項權(quán)利要求所述的方法，該方法包括在USB幀起始邊界附近傳送所述多個載波信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求6-12中任一項權(quán)利要求所述的方法，該方法包括在協(xié)調(diào)世界時 (UTC)的一秒邊界附近傳送所述多個載波信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求6-12中任一項權(quán)利要求所述的方法，該方法包括在全球定位系統(tǒng) (GPS)時間的一秒邊界附近傳送所述多個載波信號。
16.根據(jù)權(quán)利要求6-15中任一項權(quán)利要求所述的方法，該方法包括通過鎖相環(huán)路 (PLL)體系結(jié)構(gòu)來生成所述本地時鐘信號。
17.根據(jù)權(quán)利要求6-15中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述本地振蕩器是自由運行的。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，該方法包括利用具有可編程預定標器和可編程計數(shù)器功能的可編程計數(shù)器/計時器來生成所述本地時鐘信號，其中所述計數(shù)器/計時器由所述本地振蕩器進行時鐘驅(qū)動。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，該方法包括利用可編程計數(shù)器/計時器來生成所述本地時鐘信號。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述可編程計數(shù)器/計時器包括可編程預定標器、可編程計數(shù)器功能和用于使輸入本地振蕩器的相位偏移的機構(gòu)，且所述計數(shù)器/計時器由所述本地振蕩器進行時鐘驅(qū)動。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的方法，其中所述計數(shù)器/計時器是微控制器的一部分。
22.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的方法，其中所述計數(shù)器/計時器是現(xiàn)場可編程門陣列裝置的一部分。
23.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的方法，其中所述計數(shù)器/計時器是可編程邏輯裝置的一部分。
24.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的方法，其中所述計數(shù)器/計時器是混合半導體裝置的一部分。
25.根據(jù)權(quán)利要求6-M中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述通信總線是外圍組件互連(PCI)總線。
26.根據(jù)權(quán)利要求6-M中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述通信總線是PCI-高速總線。
27.根據(jù)權(quán)利要求6-M中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述通信總線是以太網(wǎng)總線。
28.根據(jù)權(quán)利要求6-M中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述通信總線是火線總線。
29.根據(jù)權(quán)利要求6-M中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述通信總線是無線總線。
30.根據(jù)權(quán)利要求25-29中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述多個載波信號是周期性的，且該方法包括通過壓控晶體振蕩器(VCXO)或鎖相環(huán)路(PLL)體系結(jié)構(gòu)生成所述本地時鐘信號。
31.一種設備，該設備包括USB裝置，該USB裝置具有本地振蕩器、微控制器和計數(shù)器/計時器，其中所述USB裝置被配置成響應實質(zhì)上所有多個源于總線的加有時間戳的時鐘載波信號；電路，該電路被配置成監(jiān)測USB流量、從USB數(shù)據(jù)流中解碼由USB主機控制器傳送的且包括時鐘載波信號的信號、以及輸出解碼后的載波信號，所述時鐘載波信號包含關(guān)于所分布的時鐘頻率和相位的信息；第一計數(shù)器/計時器，該第一計數(shù)器/計時器被配置成測量在所述本地振蕩器的時域中所述時鐘載波信號的接收之間的時間間隔，該測量相對于已知的載波信號頻率，提供關(guān)于所述本地振蕩器的頻率的信息；其中所述設備適于通過基于所需同步頻率和所述本地振蕩器的所述頻率來計算第二計數(shù)器/計時器的設定，以響應來自所述USB主機控制器的消息，該消息包含關(guān)于所述所需同步頻率的信息，所述USB裝置配置所述USB裝置的所述計數(shù)器/計時器，以在達到包括終點計數(shù)事件或超時事件的輸出條件時，生成輸出信號；以及所述第二計數(shù)器/計時器被配置使得，當達到所述輸出條件時，所述第二計數(shù)器/計時器基于關(guān)于所述本地振蕩器的頻率的更新信息而被重設成新的設定，并被再一次啟動。
32.一種用于對連接到USB主機控制器的USB裝置的本地時鐘進行同步的方法，該方法包括所述主機控制器將多個信號傳送到所述USB裝置，其中所述多個信號構(gòu)成了在所述 USB主機控制器的時域中具有已知時間的時鐘載波信號；由所述USB裝置監(jiān)測USB流量，并從所述流量中解碼包含關(guān)于所分布的時鐘頻率和相位的信息的所述多個信號，并輸出解碼后的載波信號；測量在所述本地時鐘的時域中所述解碼后的載波信號的接收之間的時間間隔，以提供關(guān)于所述USB主機控制器的時域的信息；相對于所述多個解碼后的載波信號，確定所述本地時鐘的相位； 所述USB主機控制器將實質(zhì)上所有所述時鐘載波信號的各自的已知時間傳送給所述 USB裝置；所述USB主機控制器將指示所述所需同步頻率和相位的消息傳送給所述USB裝置；以及控制所述本地時鐘的頻率和相位，以使得所述本地時鐘被調(diào)諧并與所述USB主機控制器的時間概念同相。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述多個信號是周期性的。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述周期信號是USB幀起始(SOF)信號。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，該方法包括在與所述多個信號同一數(shù)據(jù)包中將所述各自的已知時間傳送給所述USB裝置。
36.根據(jù)權(quán)利要求32-35中任一項權(quán)利要求所述的方法，該方法包括在協(xié)調(diào)世界時(UTC)的一秒邊界附近、或在全球定位系統(tǒng)(GPQ時間的一秒邊界附近，傳送所述多個載波信號。
37.根據(jù)權(quán)利要求32-36中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述本地時鐘包括鎖相環(huán)路(PLL)體系結(jié)構(gòu)或壓控晶體振蕩器(VCXO)。
38.根據(jù)權(quán)利要求32-37中任一項權(quán)利要求所述的方法，該方法包括通過現(xiàn)場可編程門陣列裝置來生成所述本地時鐘。
39.根據(jù)權(quán)利要求32-36中任一項權(quán)利要求所述的方法，該方法包括通過可編程邏輯裝置來生成所述本地時鐘。
40.根據(jù)權(quán)利要求32-36中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述計數(shù)器/計時器包括可編程預定標器和可編程計數(shù)器功能，且所述計數(shù)器/計時器由所述本地振蕩器進行時鐘驅(qū)動。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中所述可編程計數(shù)器/計時器還包括用于使輸入本地振蕩器的相位偏移的機構(gòu)。
42.根據(jù)權(quán)利要求40或41所述的方法，其中所述計數(shù)器/計時器是微控制器的一部分。
43.一種用于對USB裝置的本地時鐘與連接到所述USB裝置的USB主機控制器的時域進行同步的方法，所述USB裝置具有本地振蕩器并包含計數(shù)器/計時器功能，該方法包括所述主機控制器將多個信號傳送給所述USB裝置，其中所述多個信號構(gòu)成了所述USB 主機控制器的時域中具有已知頻率的時鐘載波信號；利用所述USB裝置來監(jiān)測USB流量，并從所述USB流量中解碼包含關(guān)于所分布的時鐘頻率和相位的信息的所述多個信號，并從所述多個信號中生成解碼后的載波信號；利用第一計數(shù)器/計時器功能測量所述本地振蕩器的時域中所述解碼后的載波信號的接收之間的時間間隔，并根據(jù)該時間間隔，相對于已知載波信號時間間隔，確定所述本地振蕩器的頻率；相對于所述多個解碼后的載波信號，確定所述本地振蕩器的相位； 所述USB主機控制器將消息傳送給所述USB裝置，所述消息包含關(guān)于所需本地時鐘頻率的信息；使用所需本地時鐘頻率和相位以及所述本地振蕩器的所述頻率和相位，計算第二計數(shù)器/計時器功能的設定；將所述第二計數(shù)器/計時器功能配置成在所述USB裝置的時域中的預計時間處，生成本地時鐘躍遷信號；其中所述第二計數(shù)器/計時器功能由所述本地振蕩器進行時鐘驅(qū)動；以及所述本地時鐘躍遷信號對所述本地時鐘輸出進行切換。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中所述本地振蕩器是自由運行的。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，該方法包括在與所述多個信號同一數(shù)據(jù)包中將所述多個信號中的各個信號的已知時間傳送給所述USB裝置。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中來自所述第一計時器/計數(shù)器的讀數(shù)的時間序列包含關(guān)于所述本地振蕩器在每個所述解碼后的載波信號的接收時間處的相位的信息。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其中配置所述第二計時器/計數(shù)器包括設定起始值，該起始值表示在下一個所需本地時鐘躍遷之前的若干所述本地振蕩器周期。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，該方法包括在計數(shù)器功能的情況下，在所述第二計時器/計數(shù)器達到終點計數(shù)時，生成所述本地時鐘躍遷信號。
49.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，該方法包括在計時器功能的情況下，在所述第二計時器/計數(shù)器達到超時條件時，生成所述本地時鐘躍遷信號。
50.根據(jù)權(quán)利要求43-49中任一項權(quán)利要求所述的方法，該方法包括重復進行對本地振蕩器頻率和相位的所述測量。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，該方法包括統(tǒng)計分析對本地振蕩器頻率和相位的所述重復測量，并由此增加所述測量的準確性。
52.根據(jù)權(quán)利要求50或51所述的方法，該方法包括連續(xù)更新所述第二計數(shù)器/計時器的配置，以保持所述本地時鐘信號的同步。
53.根據(jù)權(quán)利要求43-52中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述第一計數(shù)器/計時器功能被包含在微控制器中。
54.根據(jù)權(quán)利要求43-52中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述第一計數(shù)器/計時器功能被包含在現(xiàn)場可編程門陣列裝置中。
55.根據(jù)權(quán)利要求43-52中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述第一計數(shù)器/計時器功能被包含在可編程邏輯裝置中。
56.根據(jù)權(quán)利要求43-55中任一項權(quán)利要求所述的方法，該方法包括讀取所述第一計數(shù)器/計時器，然后在接收到所述解碼后的載波信號時，重設所述第一計數(shù)器/計時器。
57.根據(jù)權(quán)利要求43-56中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述多個信號是周期性的。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法，其中所述多個信號是USB幀起始(SOF)信號。
59.根據(jù)權(quán)利要求43-56中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述多個信號是非周期性的，且該方法包括在所述USB主機控制器的時域中的已知時間處生成所述信號。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，該方法包括在USB幀起始(SOF)信號附近傳送所述多個信號。
61.根據(jù)權(quán)利要求43-60中任一項權(quán)利要求所述的方法，該方法包括在協(xié)調(diào)世界時 (UTC)的一秒邊界附近、或在全球定位系統(tǒng)(GPQ時間的一秒邊界附近，傳送所述多個載波信號。
62.一種用于確定具有本地振蕩器并連接到通信總線的裝置的本地振蕩器的頻率和相位的方法，該方法包括所述裝置監(jiān)控所述通信總線的總線流量，并從所述總線流量中解碼由連接到所述總線的多個其他裝置中的至少一個裝置生成的多個時間載波信號；所述裝置測量在所述本地振蕩器的時域中所述解碼后的載波信號的接收之間的時間間隔，以相對于已知載波信號時間間隔，提供關(guān)于所述本地振蕩器的頻率的信息；以及相對于所述多個解碼后的載波信號，確定所述本地振蕩器的相位。
63.根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，其中所述多個載波信號在各個第二裝置的時域中被加有時間戳。
64.根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，其中所述多個載波信號是非周期性的。
65.根據(jù)權(quán)利要求63或64所述的方法，其中所述被加有時間戳的載波信號的接收之間的所述多個時間間隔提供了在各個其他裝置的時域中對所述本地振蕩器的頻率的多個測量。
66.根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中所述時間間隔的時間序列指示了在接收每個所述解碼后的載波信號時的所述本地振蕩器的相位。
67.根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中所述時間間隔的時間序列指示了在各個其他裝置的時域中根據(jù)所述本地振蕩器的時間演變。
68.根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，該方法還包括統(tǒng)計分析在各個其他裝置的時域中的所述多個測量，以提高所述確定所述本地振蕩器的頻率的準確性。
69.根據(jù)權(quán)利要求62-68中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中測量在所述本地振蕩器的時域中所述解碼后的載波信號的接收之間的時間間隔包括對所述本地振蕩器在由所述加有時間戳的載波信號的接收所圍成的窗口內(nèi)的躍遷數(shù)目進行計數(shù)。
70.根據(jù)權(quán)利要求62-69中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述其他裝置中的一個裝置為總線主裝置。
71.根據(jù)權(quán)利要求62-69中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述其他裝置是同級裝置。
72.一種用于預測第一自由運行的時鐘在多個第二時鐘的至少一者的時域中的某些未來時間處的時間的方法，該方法包括讀取數(shù)據(jù)組，該數(shù)據(jù)組包含在所述多個第二時鐘的至少一者的時域中對所述第一時鐘的本地時間的多個測量；計算所述第一時鐘的時域與所述多個第二時域中的每個第二時域之間的關(guān)系； 提前推斷在所述第一時鐘的時域與所述多個第二時域中的至少一者之間的關(guān)系；以及基于所述多個時域之間的關(guān)系，確定所述第一時鐘在某些未來時間處的本地時間。
73.根據(jù)權(quán)利要求72所述的方法，該方法包括利用對所述多個時域之間的多個關(guān)系的統(tǒng)計分析，改善對所述第一時鐘的所述本地時間的確定。
74.根據(jù)權(quán)利要求72所述的方法，其中所述推斷包括線性、多項式、指數(shù)推斷技術(shù)或者其結(jié)合。
75.根據(jù)權(quán)利要求72所述的方法，其中所述推斷包括卡爾曼或G-H濾波技術(shù)。
76.一種用于預測多個自由運行的時鐘在多個參考時鐘的至少一者的時域中的某些未來時間處的時間的方法，該方法包括讀取數(shù)據(jù)組，該數(shù)據(jù)組包含在所述多個參考時鐘的至少一者的時域中對所述多個自由運行的時鐘的本地時間的多個測量；計算每個所述自由運行的時鐘的時域與所述多個參考時域中的每個參考時域之間的關(guān)系；提前推斷在每個所述自由運行的時鐘的時域與所述多個參考時域中的至少一個參考時域之間的關(guān)系；以及基于所述多個時域之間的多個關(guān)系，確定每個所述自由運行的時鐘在某些未來時間處的本地時間。
77.根據(jù)權(quán)利要求76所述的方法，該方法包括通過對所述多個時域之間的所述多個關(guān)系的統(tǒng)計分析，改善對所述自由運行的時鐘的所述本地時間的確定。
78.根據(jù)權(quán)利要求76所述的方法，其中所述推斷包括線性、多項式、指數(shù)推斷技術(shù)或者其結(jié)合。
79.根據(jù)權(quán)利要求76所述的方法，其中所述推斷包括卡爾曼或G-H濾波技術(shù)。
80.一種用于控制由本地振蕩器計時的事件的方法，該方法包括接收指示第一時間的數(shù)據(jù)，在該第一時間處，所述事件將在所述本地振蕩器的時域中生成；從所述本地振蕩器生成時鐘信號；利用指示當前時間與所述第一時間之間的時間間隔的數(shù)據(jù)來重設和配置計數(shù)器/計時器功能；一旦在計數(shù)器功能的情況下達到終點計數(shù)、或在計時器功能的情況下達到超時，生成所述事件；通過所述本地振蕩器對所述計數(shù)器/計時器進行時鐘驅(qū)動。
81.根據(jù)權(quán)利要求80所述的方法，其中所述時鐘信號與所述本地振蕩器同頻和同相。
82.根據(jù)權(quán)利要求80所述的方法，其中所述時鐘信號是所述本地振蕩器的頻率的多倍并與所述本地振蕩器同相，其中所述時鐘信號提供比所述本地振蕩器更高的時鐘驅(qū)動分辨率。
83.根據(jù)權(quán)利要求80-82中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述本地振蕩器是自由運行的。
84.根據(jù)權(quán)利要求80-82中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述本地振蕩器是壓控晶體振蕩器(VCXO)或鎖相環(huán)路(PLL)，并被鎖定到所需頻率。
85.一種用于從本地振蕩器生成本地時鐘信號的方法，該方法包括i)接收指示第一時間的數(shù)據(jù)，在該第一時間處，所述本地時鐘的躍遷將在所述本地振蕩器的時域中生成； )從所述本地振蕩器生成時鐘信號；iii)利用指示當前時間與所述第一時間之間的時間間隔的數(shù)據(jù)來重設和配置計數(shù)器 /計時器功能；iv)在計數(shù)器功能的情況下達到終點計數(shù)事件、或在計時器功能的情況下達到超時事件時，生成所述本地時鐘的所述躍遷；ν)通過所述本地時鐘來對所述計數(shù)器/計時器進行時鐘驅(qū)動；以及 Vi)在一次或多次生成所述本地時鐘的所述躍遷時，重復步驟i)至V)。
86.根據(jù)權(quán)利要求85所述的方法，其中所述時鐘信號與所述本地振蕩器同頻和同相。
87.根據(jù)權(quán)利要求85所述的方法，其中所述時鐘信號是所述本地振蕩器的頻率的多倍并與所述本地振蕩器同相，其中所述時鐘信號提供比所述本地振蕩器更高的時鐘驅(qū)動分辨率。
88.根據(jù)權(quán)利要求85-87中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述本地振蕩器是自由運行的。
89.根據(jù)權(quán)利要求85-87中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述本地振蕩器是壓控晶體振蕩器(VCXO)或鎖相環(huán)路(PLL)，并被鎖定到所需頻率。
90.根據(jù)權(quán)利要求85-89中任一項權(quán)利要求所述的方法，該方法包括在某些設定之間調(diào)節(jié)所述計數(shù)器/計時器的配置、或使所述計數(shù)器/計時器的配置在某些設定之間搖擺，以提供對所述本地時鐘信號的頻率和相位的更精細控制。
91.一種用于對連接到公共通信總線的多個非同步裝置所獲取的數(shù)據(jù)進行同步的方法，該方法包括確定所述多個裝置的非同步時域之間的映射，包括根據(jù)權(quán)利要求62-71中任一項權(quán)利要求所述的方法來確定每個所述裝置的本地振蕩器的頻率和相位；以及根據(jù)權(quán)利要求72-79中任一項權(quán)利要求所述的方法來預測所述本地振蕩器在多個第二本地振蕩器中的至少一個第二本地振蕩器的時域中的某些未來時間處的時間； 對在每個各自裝置的時域中所獲取的所述數(shù)據(jù)加時間戳； 將所述加有時間戳的數(shù)據(jù)傳送給中央單元；以及在公共時域中對來自所述多個裝置的所述數(shù)據(jù)進行時間對準。
92.一種用于對連接到USB的多個非同步USB裝置所獲取的數(shù)據(jù)進行同步的方法，每個所述USB裝置具有自由運行的本地振蕩器，該方法包括所述多個USB裝置監(jiān)控所述USB流量，并從所述USB解碼由USB主機控制器生成的多個時間載波信號；所述多個USB裝置測量在所述本地振蕩器的時域中所述解碼后的載波信號的接收之間的時間間隔，以相對于已知載波信號時間間隔，提供關(guān)于所述本地振蕩器的頻率的信息； 以及相對于所述多個解碼后的載波信號，確定所述各個USB裝置中的每個USB裝置的所述本地振蕩器的相位；所述多個USB裝置獲取數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)獲取由所述各個自由運行的本地振蕩器進行時鐘驅(qū)動；對在每個各自USB裝置的時域中獲取的所述數(shù)據(jù)加時間戳；將所述加有時間戳的數(shù)據(jù)傳送給中央單元；以及在公共時域中對來自所述多個裝置的所述數(shù)據(jù)進行時間對準。
93.一種用于將一個或多個裝置的本地振蕩器同步到源自總線的時基的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括測量級，該測量級適于相對于所述源自總線的時基來表征所述本地振蕩器； 預測級，該預測級適于確定每個所述本地振蕩器中的時間演變；以及控制級，該控制級適于通過所述各個本地振蕩器，生成所述各個裝置中的每個裝置的本地同步時鐘信號。
94.根據(jù)權(quán)利要求93所述的系統(tǒng)，其中所述測量級適于執(zhí)行權(quán)利要求62-71中任一項權(quán)利要求所述的方法； 所述預測級適于執(zhí)行權(quán)利要求72-79中任一項權(quán)利要求所述的方法；以及所述控制級適于執(zhí)行權(quán)利要求80-90中任一項權(quán)利要求所述的方法。
95.根據(jù)權(quán)利要求94所述的系統(tǒng)，其中所述預測級包括位于中央的計算機構(gòu)，且所述系統(tǒng)適于向每個所述裝置傳送指示所述第一時間的數(shù)據(jù)。
96.根據(jù)權(quán)利要求94所述的系統(tǒng)，其中多個所述計算機構(gòu)位于所述各個裝置的每個裝置內(nèi)，其中指示所述第一時間的數(shù)據(jù)在每個所述裝置本地被計算。
97.一種用于同步經(jīng)由通信總線而被連接的多個裝置的方法，每個所述裝置具有本地振蕩器，該方法包括指定從所述多個裝置中選擇的第一計時裝置或主計時裝置；所述主計時裝置將多個時鐘載波信號傳送給多個第二裝置中的每個第二裝置；所述多個第二裝置中的每個第二裝置根據(jù)權(quán)利要求62-71中任一項權(quán)利要求所述的方法，相對于所述主計時裝置的時域，確定所述每個第二裝置各自的本地振蕩器的頻率和相位；根據(jù)權(quán)利要求72-79中任一項權(quán)利要求所述的方法，在所述主計時裝置的時域中預測多個其他裝置中的每個其他裝置中的時間演變；以及根據(jù)權(quán)利要求80-90中任一項權(quán)利要求所述的方法，利用所述主計時裝置的時間概念來同步所述多個裝置中的每個裝置的本地時鐘。
98.根據(jù)權(quán)利要求97所述的方法，該方法包括集中計算指示所述第一時間的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)傳送給每個所述裝置。
99.根據(jù)權(quán)利要求97所述的方法，該方法包括在每個所述裝置本地計算指示所述第一時間的數(shù)據(jù)。
100.根據(jù)權(quán)利要求97-99中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述時鐘載波信號是周期性的。
101.根據(jù)權(quán)利要求97-98中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述時鐘載波信號是非周期性的且被加有時間戳或在所述主計時裝置的時域中的已知時間處被傳送。
102.一種用于同步經(jīng)由多個互連通信總線而被連接的多個裝置的方法，每個所述裝置具有本地振蕩器，該方法包括指定從所述多個裝置中選擇的用于每個總線互連的主計時裝置；所述多個主計時裝置將多個時鐘載波信號傳送給所述多個其他裝置中的每個其他裝置；所述多個其他裝置中的每個其他裝置根據(jù)權(quán)利要求62-71中任一項權(quán)利要求所述的方法，相對于所述主計時裝置的時域，確定所述每個其他裝置各自的本地振蕩器的頻率和相位；以及根據(jù)權(quán)利要求72-79中任一項權(quán)利要求所述的方法，預測在所述主計時裝置的時域中所述多個其他裝置中的每個其他裝置的時間演變；以及根據(jù)權(quán)利要求80-90中任一項權(quán)利要求所述的方法，利用所述主計時裝置的時間概念來同步所述多個裝置中的每個裝置的所述本地時鐘。
103.根據(jù)權(quán)利要求102所述的方法，其中跨接多個互連通信總線的所述多個裝置中的每個裝置的所述時間演變以任意精度被已知，并且時鐘載波信號頻率的準確度以較低程度被已知。
全文摘要
一種用于將第一裝置和至少一個第二裝置同步的方法和系統(tǒng)，每個第二裝置具有本地振蕩器和微控制器，且第二裝置與第一裝置經(jīng)由通信總線進行數(shù)據(jù)通信。該方法包括第一裝置將多個信號傳送給第二裝置，第二裝置使用該多個信號來測量其本地振蕩器的頻率，第一裝置將指示要被同步到的所需頻率的信號傳送給第二裝置，以及第二裝置采用其微控制器來配置該第二裝置自身，從而使用其本地振蕩器的頻率來生成具有所述所需頻率的本地時鐘信號。
文檔編號H04L7/04GK102265237SQ200980141370
公開日2011年11月30日 申請日期2009年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月21日
發(fā)明者A·庫茲涅佐夫, P·G·福斯特, S·山達 申請人:克羅諾洛吉克有限公司