CN111314256B - 跨时钟域突发数据中pcm码流恢复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的跨时钟域突发数据中PCM码流恢复方法以本地时钟为基准，统计总线时钟与本地时钟频差，将该频差折合到DDS的相位累加调节输入端口，以DDS的输出作为PCM码流的输出时钟；同时，设定FIFO缓存深度及频率范围缓慢累进来适应总线数据的突发性并补偿频差的统计误差。本发明能将总线上来自其他时钟域的突发遥测数据恢复成稳定的PCM码流。

Description

跨时钟域突发数据中PCM码流恢复方法
技术领域
本发明涉及数传、遥测复合传输系统，具体涉及一种跨时钟域突发数据中PCM码流恢复方法。
背景技术
在遥测系统中，数据处理模块负责将不同的遥测数据进行遥测码成帧处理，生成子帧、副帧等数据结构，并将遥测帧以PCM码流的形式发送至遥测模块，遥测模块则对PCM码流进行跟踪、恢复，目前多数遥测系统中遥测PCM码流均采用数据、时钟双线或数据单线的方式在数据处理模块与遥测发射模块之间进行传输，但不论单线或双线，均只用于遥测PCM码流的连续稳定传输，因此现有的遥测模块数据处理均只针对连续PCM码流做码流恢复处理。
在遥测、数传等多链路复合传输系统中，按照功能对各模块进行划分，数据处理模块不仅要生成遥测数据的PCM码流、同时还需要生成数传数据帧，而基带模块则同时负责数传及遥测的调制解调等功能，为了简化数据处理模块与基带模块之间的数据接口，数据处理模块与基带模块之间则简化为遥测数据与数传数据共用总线的形式，因此总线数据传输时序为突发性遥测或数传数据。
本专利基于上述背景，从突发的总线数据中恢复出稳定的遥测PCM码流。
发明内容
本发明的目的在于提供一种跨时钟域突发数据中PCM码流恢复方法，将总线上来自其他时钟域的突发遥测数据恢复成稳定的PCM码流。
为了达到上述的目的，本发明提供一种跨时钟域突发数据中PCM码流恢复方法，以本地时钟为基准，统计总线时钟与本地时钟频差，将该频差折合到DDS的相位累加调节输入端口，以DDS的输出作为PCM码流的输出时钟；同时，设定FIFO缓存深度及频率范围缓慢累进来适应总线数据的突发性并补偿频差的统计误差。
上述跨时钟域突发数据中PCM码流恢复方法，其中，以本地时钟为基准，统计总线时钟域1s时间内的本地时钟周期数，记为N，得到总线时钟与本地时钟频差。
上述跨时钟域突发数据中PCM码流恢复方法，其中，DDS累进相位输入
Figure BDA0002397846840000021
为：
Figure BDA0002397846840000022
其中，
Figure BDA0002397846840000023
floc为本地系统时钟频率，Pinc为基准累进相位输入，2width为累进相位宽度，fpcmloc为本地PCM时钟频率。
上述跨时钟域突发数据中PCM码流恢复方法，其中，PCM码流的输出时钟fpcmloc′为：
Figure BDA0002397846840000024
上述跨时钟域突发数据中PCM码流恢复方法，其中，基于FPGA求解
Figure BDA0002397846840000025
时，floc*Pinc为已知值，除法运算做如下处理：采用2的级数进行迭代运算以迅速逼近最终结果，2的级数采用移位运算的方式实现，迭代流程为：
floc*Pinc＝(awidth*2width+awidth-1*2width-1+…+a1*21+a0+20)*N
其中awidth、……、a0的取值为1或0。
上述跨时钟域突发数据中PCM码流恢复方法，其中，所述设定FIFO缓存深度及频率范围缓慢累进来适应总线数据的突发性并补偿频差的统计误差包括：设计PCM码流的输出时钟以fpcmloc′为中心缓慢移动，移动速率为1Hz/码元；设定FIFO中数据缓存深度、缓存量最小值LLEVEL和缓存量最大值HLEVEL；当FIFO中可读数据量小于最小值LLEVEL时，使PCM时钟频率向低于fpcmloc′的方向移动，当FIFO中可读数据量大于最大值HLEVEL时，使PCM时钟频率向高于fpcmloc′的方向移动。
上述跨时钟域突发数据中PCM码流恢复方法，其中，缓存深度、缓存量最小值LLEVEL和缓存量最大值HLEVEL的设定应该根据实际总线数据特性调节。
上述跨时钟域突发数据中PCM码流恢复方法，其中，在没有同步时钟的情况下，根据总线数据的跳变沿恢复出总线时钟，再进行时钟统计。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：
本发明能将总线上来自其他时钟域的突发遥测数据恢复成稳定的PCM码流。
附图说明
本发明的跨时钟域突发数据中PCM码流恢复方法由以下的实施例及附图给出。
图1为本发明较佳实施例的跨时钟域突发数据中PCM码流恢复方法的原理框图。
图2为本发明较佳实施例中
Figure BDA0002397846840000031
除法运算的FPGA实现流程图。
具体实施方式
以下将结合图1～图2对本发明的跨时钟域突发数据中PCM码流恢复方法作进一步的详细描述。
本发明的跨时钟域突发数据中PCM码流恢复方法，以本地时钟为基准，统计总线时钟(或通过数据线恢复总线时钟)与本地时钟频差，将该频差折合到DDS的相位累加调节输入端口，以DDS的输出作为PCM码流的输出时钟；同时，采用适当深度FIFO缓存及适当范围频率缓慢累进来适应总线数据的突发性并补偿频差的统计误差。
图1所示为本发明较佳实施例的跨时钟域突发数据中PCM码流恢复方法的原理框图。
参见图1，本实施例的跨时钟域突发数据中PCM码流恢复方法包括：
1)总线时钟恢复
在没有同步时钟的情况下，根据总线数据的跳变沿恢复出总线时钟；
恢复出的总线时钟会存在一定偏差，需要进行补偿；
在有同步时钟的情况下，该步骤省略；
2)时钟统计
以本地时钟为基准，统计总线时钟域1s时间内的本地时钟周期数，记为N；
例如，总线时钟为6.25Mhz时，统计总线时钟6250000个时钟周期内本地时钟的周期数；
3)计算DDS累进相位输入
本地系统时钟频率：floc
跨域系统时钟频率：fsrc
以本地时钟为基准得出的跨域系统时钟周期：Tsrc′
以本地时钟为基准得出的跨域系统时钟频率：fsrc′
本地PCM时钟频率：fpcmloc
跨域PCM时钟频率：fpcmsrc
累进相位宽度：2width
基准累进相位输入：Pinc
以本地时钟为基准，计算跨域系统时钟周期：
Figure BDA0002397846840000051
以本地时钟为基准，计算跨域系统时钟频率：
Figure BDA0002397846840000052
假设本地DDS输入时钟正好为fsrc′，则用该时钟产生的fpcmloc′等于fpcmsrc：
Figure BDA0002397846840000053
假定跨域系统时钟满足fsrc＝floc，则：
Figure BDA0002397846840000054
其中：
Figure BDA0002397846840000055
最终PINC输入：
Figure BDA0002397846840000056
fpcmloc′即为计入跨域系统频差后产生的本地PCM时钟频率，而
Figure DA00023978468436739188
则为DDS的实际累进相位输入；
Figure BDA0002397846840000058
的FPGA实现：floc*Pinc为已知值，因此不需要进行实时乘法运算，介于FPGA中除法器的资源消耗严重，现将该除法运算做如下处理，采用2的级数进行迭代运算以迅速逼近最终结果，2的级数的FPGA实现则采用移位运算的方式实现，迭代流程如图2所示：
floc*Pinc＝(awidth*2width+awidth-1*2width-1+…+a1*21+a0+20)*N
其中awidth、……、a0的取值为1或0；
4)统计频差补偿
实际过程中，由步骤3)计算得出的fpcmloc′与fpcmsrc十分接近，但依然存在细微差异，时间累积足够长以后无法保证稳定的PCM码流输出，因此设计PCM时钟频率以fpcmloc′为中心缓慢移动，移动速率约为1Hz/码元，同时设计FIFO中数据缓存深度、缓存量的最小值LLEVEL和最大值HLEVEL，当FIFO中可读数据量小于最小值LLEVEL时，使PCM时钟频率向略低于fpcmloc′的方向移动，当FIFO中可读数据量大于最大值HLEVEL时，使PCM时钟频率向略高于fpcmloc′的方向移动；
缓存深度、缓存量最小值LLEVEL和缓存量最大值HLEVEL的设定应该根据实际总线数据特性调节，以降低总线突发数据对LLEVEL和HLEVEL边界灵敏度的影响，例如当总线数据每帧长度为256时，则LLEVEL和HLEVEL间距不应小于1024，以避免由于总线上其他数据的传输造成对PCM时钟频率快慢误判。

Claims (4)

1.跨时钟域突发数据中PCM码流恢复方法，其特征在于，以本地时钟为基准，统计总线时钟与本地时钟频差，将该频差折合到DDS的相位累加调节输入端口，以DDS的输出作为PCM码流的输出时钟；同时，设定FIFO缓存深度及频率范围缓慢累进来适应总线数据的突发性并补偿频差的统计误差；
以本地时钟为基准，统计总线时钟域1s时间内的本地时钟周期数，记为N，得到总线时钟与本地时钟频差；
DDS累进相位输入
Figure FDA0003779984970000011
为：
Figure FDA0003779984970000012
其中，
Figure FDA0003779984970000013
floc为本地系统时钟频率，Pinc为基准累进相位输入，2width为累进相位宽度，fpcmloc为本地PCM时钟频率；
所述设定FIFO缓存深度及频率范围缓慢累进来适应总线数据的突发性并补偿频差的统计误差包括：设计PCM码流的输出时钟以fpcmloc′为中心缓慢移动，移动速率为1Hz/码元；设定FIFO中数据缓存深度、缓存量最小值LLEVEL和缓存量最大值HLEVEL；当FIFO中可读数据量小于最小值LLEVEL时，使PCM时钟频率向低于fpcmloc′的方向移动，当FIFO中可读数据量大于最大值HLEVEL时，使PCM时钟频率向高于fpcmloc′的方向移动；
PCM码流的输出时钟fpcmloc′为：
Figure FDA0003779984970000014
2.如权利要求1所述的跨时钟域突发数据中PCM码流恢复方法，其特征在于，基于FPGA求解Pincin时，floc*Pinc为已知值，除法运算做如下处理：采用2的级数进行迭代运算以迅速逼近最终结果，2的级数采用移位运算的方式实现，迭代流程为：
floc*Pinc＝(awidth*2width+awidth-1*2width-1+···+a1*21+a0+20)*N
其中awidth、……、a0的取值为1或0。
3.如权利要求1所述的跨时钟域突发数据中PCM码流恢复方法，其特征在于，缓存深度、缓存量最小值LLEVEL和缓存量最大值HLEVEL的设定应该根据实际总线数据特性调节。
4.如权利要求1所述的跨时钟域突发数据中PCM码流恢复方法，其特征在于，在没有同步时钟的情况下，根据总线数据的跳变沿恢复出总线时钟，再进行时钟统计。
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