CN107592193A - 一种高精度外部串行时钟补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度外部串行时钟补偿方法，涉及一种外部时钟源到应用系统设备之间，系统时钟和本地时钟的同步控制内容，主要包括串行时间码解码时产生的解码补偿与设备之间传输所产生的传输补偿两大部分，该方法根据外部时钟串行时间码的帧结构和传输特性，采用分离的时码补偿方式，从而实现解码时延补偿和到应用系统之间的传输时延补偿，进而达到和时钟源高度同步的目的。

Description

一种高精度外部串行时钟补偿方法

技术领域

本发明涉及时统同步应用领域，特别是涉及到一种高精度外部串行时钟补偿方法。

背景技术

时钟同步在世界各地的民用和商用领域应用十分广泛，而这一系统的时统信号又以串行码应用最为广泛，传统的单计数器补偿方式在时钟翻转的处理上常常会带来较大的补偿误差，且控制较为繁琐。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提出一种高精度外部串行时钟补偿方法，实现外部串行时钟源时间和各个应用系统之间的高精度时钟同步，彻底解决应用系统在进行解码时计算解码补偿时时钟翻转带来的误差，同时系统传输时间补偿也得到了较好的处理，从而避免了因为同步误差所带来的时间倒流和数据误码等问题。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种高精度外部串行时钟补偿方法，主要包括串行时间码解码时产生的解码补偿与设备之间传输所产生的传输补偿两大部分内容，该高精度外部串行时钟补偿方法具体包括：

步骤1：采样解码并找出准时沿S，计数器1清零并重新开始计数；

步骤2：找出参考点P，取出计数器1的值，计数器2清零，并开始计数；

步骤3：在时码传输结束之前，提前完成解码，合法性验证，有效性验证，容错控制；

步骤4：处理计算解码完成的数据，完成后覆盖本地时钟数据；

步骤5：在当前时码帧结束时（或下一个准时沿到来之时）输出本地时钟数据。

根据时码的特性进行采样和解码，采样时钟在保证精度的前提下要进行容错控制；在码元中找到一个准时沿S和一个参考点P，并且要在下一个准时沿之前完成解码，再在解码结束和码元结束之间的间隙完成解码出来的数据处理；然后计算出准时沿到参考标志之间的补偿值，计算出参考标志到解码结束时的补偿值，把解码得到的码值和补偿值相加后同步到本地时钟，计算出设备之间传输所产生的传输补偿值，在下一个准时沿到来时把本地时钟值和传输补偿值相加输出到接收设备。

本发明的有益效果为：

（1）本方法根据外部时钟串行时间码的帧结构和传输特性，采用分离的时码补偿方式，从而实现解码时延补偿和到应用系统之间的传输时延补偿，进而能达到和时钟源能高度同步的效果；

（2）本方法在解码补偿的时候使用两个分离的补偿计数器，有效的解决了时钟翻转的处理，误差小，精度高；

（3）本方法是外部时钟源时统同步应用领域的创新控制技术，有效解决时钟翻转的繁琐控制，具有方法简单，实现成本低的特点。

附图说明

图1为本发明的外部串行时钟同步补偿操作逻辑关系图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种高精度外部串行时钟补偿方法，主要包括串行时间码解码时产生的解码补偿与设备之间传输所产生的传输补偿两大部分内容，该高精度外部串行时钟补偿方法具体包括：

步骤1：采样解码并找出准时沿S，计数器1清零并重新开始计数；

步骤2：找出参考点P，取出计数器1的值，计数器2清零，并开始计数；

步骤3：在时码传输结束之前，提前完成解码，合法性验证，有效性验证，容错控制；

步骤4：处理计算解码完成的数据，完成后覆盖本地时钟数据；

步骤5：在当前时码帧结束时（或下一个准时沿到来之时）输出本地时钟数据。

根据时码的特性进行采样和解码，采样时钟在保证精度的前提下要进行容错控制；在码元中找到一个准时沿S和一个参考点P，并且要在下一个准时沿之前完成解码，再在解码结束和码元结束之间的间隙完成解码出来的数据处理；然后计算出准时沿到参考标志之间的补偿值，计算出参考标志到解码结束时的补偿值，把解码得到的码值和补偿值相加后同步到本地时钟，计算出设备之间传输所产生的传输补偿值，在下一个准时沿到来时把本地时钟值和传输补偿值相加输出到接收设备。

本发明方法的功能需基于高精度的采样时钟，高精度时钟能满足同步的要求；由于串行时间码的完整帧的有一定的时长，而对一帧完整的时码实现解码需要一定的时间，解码结束时，真实的时间已远远超出码值所表示的时间，而解码结束时输出结果到下一级接收系统时，又会产生一部分时延；所以我们必须对码值进行补偿；而且补偿包括两部分，第一部分用来补偿解码所产生的时延，简称解码补偿；第二部分是用来补偿传输产生的时延，简称传输补偿；以上两个补偿方法具体实施过程如下：

（1) 解码补偿：

由于串行时间码为规则的脉冲串，所以可以用前一帧的结束来识别当前帧的开始，基于这一点，我们就可以从前一帧的结束时开始对当前帧补偿，在当前帧接收结束时，把解码的结果加上补偿时间就得到了解码结束时的精确时间；如果只用一个微秒计数器来计算补偿时间，那么在补偿结束的时间点会存在时钟秒翻转的问题，所以我们采用两个微秒计数器的计数值叠加的方式来计算补偿时间，然后输出就能实现解码补偿的精确值，具体过程如下所示：

a先找到解码产生的准时沿，用1MHz的时钟采样到脉冲的上升沿（即如图所示的准时沿）的到来，计数器1计数值归零并开始以1MHz的频率计数，每计数一次表示1us，此过程中归零操作会产生两个计数周期的误差c1。

b在检测到参考点P的时刻（即参考标志的位置），取出寄存器1当前计数值t1，并对计数器2计数值归零并同样以1MHz的频率计数此过程中归零操作会产生两个计数周期误差c2。

c 在下一个准时沿S(或当前帧结束)到来之前100us~150us时刻完成解码，并计算出串行时间码所表示的时间值t0。

d计算完成后取出计数器2的值t2，把他和t0、t1相加，再加上误差c0、c1，把得到的实时时间值t3=t1+t2+c1+c2同步到本地计数器中覆盖原来的本地计数器中时间数据，由于本过程还是会产生1个计数周期的误差c3，所以覆盖的真实时间应加上误差c3，即t3=t1+t2+c1+c2+c3，同时本地计数器按1MHz的频率计数。

e在下一个准时沿S(或当前帧结束)到来之时，取出本地计数器的当前值t4，加上传输补偿值c5，得到t=t4+c5，传输t到接收目标设备。

（2)传输补偿：

a传输设备上电初始化后发出计算传输补偿的请求命令，同时传输补偿计数器开始计数。

b接收设备接收到请求命令后发送应答命令到传输设备。

c传输设备接收到应答命令后，取出传输补偿计数器的值c4，除以2得到单向传输补偿值c5。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种高精度外部串行时钟补偿方法,主要包括串行时间码解码时产生的解码补偿与设备之间传输所产生的传输补偿两大部分内容，其特征在于，该高精度外部串行时钟补偿方法包括：

步骤1：采样解码并找出准时沿S，计数器1清零并重新开始计数；

步骤2：找出参考点P，取出计数器1的值，计数器2清零，并开始计数；

步骤3：在时码传输结束之前，提前完成解码，合法性验证，有效性验证，容错控制；

步骤4：处理计算解码完成的数据，完成后覆盖本地时钟数据；

步骤5：在当前时码帧结束时（或下一个准时沿到来之时）输出本地时钟数据。