一種系統(tǒng)內(nèi)高精度時(shí)間同步方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)內(nèi)高精度時(shí)間同步方法及裝置，可以應(yīng)用于所有對(duì)時(shí)間同步精度要求比較高的多裝置大系統(tǒng)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]一般的系統(tǒng)間時(shí)間同步的方案是主時(shí)鐘系統(tǒng)和子系統(tǒng)時(shí)鐘分別計(jì)時(shí)，兩者之間通過(guò)軟件計(jì)算進(jìn)行信息的交互達(dá)到對(duì)時(shí)的目的，這樣對(duì)時(shí)的實(shí)時(shí)性不高，而且實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較復(fù)雜，需要軟件參與，對(duì)時(shí)精度也不夠高。曼徹斯特碼是一種同步時(shí)鐘編碼技術(shù)，用電平跳變來(lái)表示I或者O編碼，其變化規(guī)律簡(jiǎn)單，每個(gè)碼元均用兩個(gè)不同相位的電平信號(hào)表示，可以防止時(shí)鐘同步的丟失，編碼和解碼都比較容易實(shí)現(xiàn)，很適合用在對(duì)時(shí)系統(tǒng)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的提供一種系統(tǒng)內(nèi)高精度時(shí)間同步方法及裝置，本發(fā)明采用曼徹斯特碼傳輸主系統(tǒng)時(shí)鐘的時(shí)間信息以及控制信息，每秒傳輸一次準(zhǔn)秒時(shí)間，各個(gè)子系統(tǒng)接收到曼徹斯特碼后進(jìn)行解碼，恢復(fù)出時(shí)間信息和控制信息，補(bǔ)償傳輸延遲后，將子系統(tǒng)的時(shí)間校準(zhǔn)到主系統(tǒng)時(shí)鐘的時(shí)間，這樣就可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的保持系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)子系統(tǒng)整秒時(shí)間的一致性。同步時(shí)鐘作為子系統(tǒng)秒內(nèi)計(jì)時(shí)參考，使各個(gè)子系統(tǒng)秒內(nèi)時(shí)間也保持一致。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0005]—種系統(tǒng)內(nèi)高精度時(shí)間同步裝置，包括同步參考時(shí)鐘(Clockjnaster)、主系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)送模塊、若干子系統(tǒng)時(shí)間同步模塊，其特征在于:同步參考時(shí)鐘(Clockjnaster)分別與主系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)送模塊、若干子系統(tǒng)時(shí)間同步模塊相連，主系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)送模塊分別與若干子系統(tǒng)時(shí)間同步模塊相連，
[0006]所述主系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)送模塊由循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC)模塊和曼徹斯特編碼模塊組成，所述子系統(tǒng)時(shí)間同步模塊由信息解碼模塊和時(shí)間調(diào)整模塊組成，主系統(tǒng)接收到參考時(shí)鐘的時(shí)間信息后調(diào)整主系統(tǒng)本地的時(shí)間作為主系統(tǒng)時(shí)鐘的時(shí)間信息，并將主系統(tǒng)時(shí)鐘的時(shí)間信息和與子系統(tǒng)交互的控制信息進(jìn)行組包發(fā)送給循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC)模塊，經(jīng)循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC)模塊添加CRC校驗(yàn)位，再一起發(fā)送給曼徹斯特編碼模塊，經(jīng)曼徹斯特編碼模塊一起進(jìn)行曼徹斯特編碼，將編碼后的曼徹斯特碼元發(fā)送給各子系統(tǒng)時(shí)間同步模塊，各子系統(tǒng)時(shí)間同步模塊的信息解碼模塊，實(shí)現(xiàn)曼徹斯特碼的解碼，恢復(fù)出主系統(tǒng)時(shí)鐘的時(shí)間信息和子系統(tǒng)交互的控制信息，對(duì)其進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC)檢測(cè)，排除CRC錯(cuò)誤的時(shí)間信息，同時(shí)也排除一些明顯錯(cuò)誤的時(shí)間信息，并對(duì)篩選后的時(shí)間信息進(jìn)行傳輸延遲的補(bǔ)償，將補(bǔ)償后的時(shí)間作為子系統(tǒng)時(shí)間的參考時(shí)間；時(shí)間調(diào)整模塊實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)時(shí)間的調(diào)整。
[0007]利用一種系統(tǒng)內(nèi)高精度時(shí)間同步裝置的同步方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行:
(I)主系統(tǒng)接收到參考時(shí)鐘源(IRIG_B碼、GPS、BD、原子鐘等)的時(shí)間信息后調(diào)整主系統(tǒng)本地的時(shí)間作為主系統(tǒng)時(shí)鐘的時(shí)間信息，也是各子系統(tǒng)時(shí)間校正的同步參考時(shí)間；主系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)送模塊將所述主系統(tǒng)的時(shí)間信息和與子系統(tǒng)交互的控制信息進(jìn)行組包，添加CRC校驗(yàn)位一起進(jìn)行曼徹斯特編碼；與曼徹斯特碼一起發(fā)送給個(gè)子系統(tǒng)的還有同步參考時(shí)鐘(Clock_master),該參考時(shí)鐘用于子系統(tǒng)的計(jì)時(shí)時(shí)鐘頻率調(diào)整；(2)各個(gè)子系統(tǒng)接收到帶有主系統(tǒng)時(shí)間信息的曼徹斯特碼后，通過(guò)解碼恢復(fù)出時(shí)間信息，依此來(lái)進(jìn)行子系統(tǒng)時(shí)間的同步；(3)各個(gè)子系統(tǒng)接收到同步的參考時(shí)鐘(Clockjnaster)后，將各個(gè)子系統(tǒng)計(jì)時(shí)時(shí)鐘與同步的參考時(shí)鐘進(jìn)行比較，對(duì)因時(shí)鐘頻率的不一致而產(chǎn)生的時(shí)間誤差進(jìn)行調(diào)整，防止各個(gè)子系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)生較大的跳變，保證秒內(nèi)計(jì)時(shí)的精準(zhǔn)。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì):
[0009]1.曼徹斯特碼用于傳輸相位信息，同步時(shí)鐘用于傳輸頻率信息；采用自同步編碼方式的曼徹斯特碼周期性傳輸時(shí)間信息，可靠性高；
[0010]2.各個(gè)子系統(tǒng)實(shí)時(shí)的接收主系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)送過(guò)來(lái)的時(shí)間信息，可以保持各子系統(tǒng)與主系統(tǒng)時(shí)鐘時(shí)間的快速跟隨性；
[0011]3.可對(duì)子系統(tǒng)接收的時(shí)間信息進(jìn)行傳輸延遲和硬件延時(shí)的補(bǔ)償，提高對(duì)時(shí)的精度；
[0012]4.可以隨時(shí)間信息一起采用曼徹斯特碼傳輸控制信息，加強(qiáng)主系統(tǒng)和各子系統(tǒng)的信息交互；
[0013]5.對(duì)發(fā)送和接收的曼徹斯特碼進(jìn)行CRC校驗(yàn)，排除錯(cuò)誤時(shí)間信息對(duì)子系統(tǒng)的干擾，提高了時(shí)間的準(zhǔn)確性。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明的基于曼徹斯特碼傳輸?shù)臅r(shí)間同步示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明的主系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)送模塊示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明的子系統(tǒng)時(shí)間同步模塊示意圖。
[0017]圖4a為本發(fā)明的子系統(tǒng)時(shí)鐘與參考時(shí)鐘一致的理想狀態(tài)示意圖。
[0018]圖4b為本發(fā)明的子系統(tǒng)時(shí)鐘與參考時(shí)鐘偏大狀態(tài)下調(diào)整原理圖。
[0019]圖4c為本發(fā)明的子系統(tǒng)時(shí)鐘與參考時(shí)鐘偏小狀態(tài)下調(diào)整原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0021]如圖1所示，本發(fā)明包括同步參考時(shí)鐘(Clock_master)、主系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)送模塊、若干子系統(tǒng)時(shí)間同步模塊，其特征在于:同步參考時(shí)鐘(Clockjnaster)分別與主系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)送模塊、若干子系統(tǒng)時(shí)間同步模塊相連，主系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)送模塊分別與若干子系統(tǒng)時(shí)間同步模塊相連，
[0022]所述主系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)送模塊由循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC)模塊和曼徹斯特編碼模塊組成，所述子系統(tǒng)時(shí)間同步模塊由信息解碼模塊和時(shí)間調(diào)整模塊組成，主系統(tǒng)接收到參考時(shí)鐘源的時(shí)間信息后調(diào)整主系統(tǒng)本地的時(shí)間作為主系統(tǒng)的時(shí)間信息，并將主系統(tǒng)的時(shí)間信息和與子系統(tǒng)交互的控制信息進(jìn)行組包發(fā)送給循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC)模塊，經(jīng)循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC)模塊添加CRC校驗(yàn)位，再一起發(fā)送給曼徹斯特編碼模塊，經(jīng)曼徹斯特編碼模塊一起進(jìn)行曼徹斯特編碼，將編碼后的曼徹斯特碼元發(fā)送給各子系統(tǒng)時(shí)間同步模塊，各子系統(tǒng)時(shí)間同步模塊的信息解碼模塊，實(shí)現(xiàn)曼徹斯特碼的解碼，恢復(fù)出主系統(tǒng)時(shí)鐘的時(shí)間信息和與子系統(tǒng)交互的控制信息，對(duì)其進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC)檢測(cè)，排除CRC錯(cuò)誤的時(shí)間信息，同時(shí)也排除一些明顯錯(cuò)誤的時(shí)間信息，并對(duì)篩選后的時(shí)間信息進(jìn)行傳輸延遲的補(bǔ)償，將補(bǔ)償后的時(shí)間作為子系統(tǒng)時(shí)間的參考時(shí)間；時(shí)間調(diào)整模塊實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)時(shí)間的調(diào)整。
[0023]本發(fā)明僅僅只采用硬件實(shí)現(xiàn)，子系統(tǒng)實(shí)時(shí)的接收主系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)送過(guò)來(lái)的時(shí)間信息，可以動(dòng)態(tài)的跟隨主系統(tǒng)時(shí)鐘時(shí)間而變化，為了提高對(duì)時(shí)的精度，對(duì)傳輸過(guò)程中的延遲也會(huì)進(jìn)行補(bǔ)償。另外，為了保證時(shí)間調(diào)整的平滑性，主系統(tǒng)時(shí)鐘也會(huì)下發(fā)一個(gè)高穩(wěn)定性的時(shí)鐘(主時(shí)鐘計(jì)時(shí)同源時(shí)鐘)，子系統(tǒng)會(huì)在計(jì)時(shí)的過(guò)程中進(jìn)行內(nèi)部自調(diào)整，消除兩者之間因異步時(shí)鐘計(jì)時(shí)帶來(lái)的誤差，進(jìn)一步提高了對(duì)時(shí)的精度。而且采用硬件實(shí)現(xiàn)，用125MHz的時(shí)鐘頻率進(jìn)行計(jì)時(shí)，最小時(shí)間單位可以達(dá)到8ns，整個(gè)系統(tǒng)的對(duì)時(shí)精度可以達(dá)到正負(fù)8ns。
[0024]曼徹