CN115037403A - 一种多arm-fpga联合仿真时间同步方法 - Google Patents

一种多arm-fpga联合仿真时间同步方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115037403A
CN115037403A CN202210953791.4A CN202210953791A CN115037403A CN 115037403 A CN115037403 A CN 115037403A CN 202210953791 A CN202210953791 A CN 202210953791A CN 115037403 A CN115037403 A CN 115037403A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fpga
time
arm
task
node
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210953791.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115037403B (zh
Inventor
辛龙宇
乔文昇
周礼亮
冉华明
刘寅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CETC 10 Research Institute
Original Assignee
CETC 10 Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CETC 10 Research Institute filed Critical CETC 10 Research Institute
Priority to CN202210953791.4A priority Critical patent/CN115037403B/zh
Publication of CN115037403A publication Critical patent/CN115037403A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115037403B publication Critical patent/CN115037403B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0676—Mutual
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0602—Systems characterised by the synchronising information used
    • H04J3/0617—Systems characterised by the synchronising information used the synchronising signal being characterised by the frequency or phase
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/07—Synchronising arrangements using pulse stuffing for systems with different or fluctuating information rates or bit rates
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/10—Protocols in which an application is distributed across nodes in the network
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/0016—Arrangements for synchronising receiver with transmitter correction of synchronization errors
    • H04L7/0045—Correction by a latch cascade

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种多ARM‑FPGA联合仿真时间同步方法，该方法包括：在执行分布式协同任务时，主节点的ARM根据所有节点状态生成协同任务，并事先计划协同任务中每个任务的时间信息，将任务下发给从节点，随后所有节点均会执行该协同任务；所有节点的FPGA会接收同一个高精度时钟源提供的时间同步基准脉冲信息，ARM从FPGA读取时间，当到达任务可执行时间点时向FPGA下达执行指令；每个节点的FPGA接收ARM为FPGA设定的倍频参数，根据倍频参数FPGA设定周期恒定的同步脉冲，当到达同步脉冲时，如果此时有ARM的发射指令下发，则FPGA执行任务发射，并接收数据供ARM读取；每个节点的任务执行时间差异最大不超过100ns。本发明构建的分布式协同系统具有高精度的同步效果。

Description

一种多ARM-FPGA联合仿真时间同步方法
技术领域
本发明涉及多传感器分布式任务协同技术领域，特别是一种多ARM-FPGA联合仿真时间同步方法。
背景技术
随着环境态势日趋复杂，平台单一传感器的探测能力已无法满足需求，从传感器到控制单元，需要多个节点传感器共同参与才能提升探测性能与效率。在分布式协同领域，由于各个节点设备间没有统一的时钟，各个节点设备之间时间不统一，难以得到同步数据，对探测精度、探测效率都有极大的影响，影响多传感器协同任务的发挥。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种多ARM-FPGA联合仿真时间同步方法，提高了时间同步精度。
本发明公开了一种多ARM-FPGA联合仿真时间同步方法，包括：
步骤1：在执行分布式协同任务时，主节点的ARM根据所有节点状态生成协同任务，并事先计划协同任务中每个任务的时间信息，将任务下发给从节点，随后所有节点均会执行该协同任务；其中，所有节点为一个主节点与若干个从节点；
步骤2：所有节点的FPGA都会接收同一个高精度时钟源提供的时间同步基准脉冲信息，ARM从FPGA读取时间，当到达任务可执行时间点时向FPGA下达执行指令；每个节点的FPGA接收ARM为FPGA设定的倍频参数，根据倍频参数FPGA设定周期恒定的同步脉冲，当到达同步脉冲时，如果此时有ARM的发射指令下发，则FPGA执行任务发射，并接收数据供ARM读取；
步骤3：以步骤2中的方法构建多节点分布式协同架构，每个节点的任务执行时间差异最大不超过100ns。
进一步地，所述步骤1包括：
主节点的ARM为每个任务设置三个时间参数：任务持续时间为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
，任务开始时刻
Figure 619567DEST_PATH_IMAGE002
，发射指令下达FPGA的时刻
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE003
；其中，每个任务的持续时间不超过
Figure 341536DEST_PATH_IMAGE001
，每个任务的结束时刻 为
Figure 972368DEST_PATH_IMAGE004
；
主节点的ARM计划好每个任务的属性参数后，发送给每个从节点；主节点向从节点发送任务之后，主节点也会执行此任务。
进一步地，所述步骤2包括：
主节点发送任务至从节点之后，设从节点接收到任务的时刻为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE005
，当到达
Figure 955237DEST_PATH_IMAGE002
时刻 时，主从节点的ARM开始执行任务，经过ARM粗同步延时
Figure 770746DEST_PATH_IMAGE006
后，ARM在
Figure 448852DEST_PATH_IMAGE003
时刻向FPGA下达发射 指令，经过FPGA精同步延时
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE007
后，FPGA在同步脉冲发射时刻
Figure 148955DEST_PATH_IMAGE008
执行任务发射，在
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE009
时刻 FPGA接收到数据，在
Figure 251909DEST_PATH_IMAGE009
时刻之后FPGA将数据上传至ARM，ARM处理数据直到任务结束；
每个节点的时间同步环节设置在
Figure 972740DEST_PATH_IMAGE002
与
Figure 13508DEST_PATH_IMAGE008
之间，时间同步的容错控制则主要在
Figure 845198DEST_PATH_IMAGE008
之 后进行。
进一步地，对于分布式任务，多个节点的以ARM为主的时间粗同步与FPGA为主的时 间精同步设置在
Figure 678025DEST_PATH_IMAGE010
与
Figure 428812DEST_PATH_IMAGE008
之间；以ARM为主的时间粗同步将每个节点的发射时刻同步控制在毫 秒级别；ARM在预设任务开始时刻
Figure 81510DEST_PATH_IMAGE002
与发射指令下达FPGA的时刻
Figure 982470DEST_PATH_IMAGE003
时，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 545170DEST_PATH_IMAGE006
包含发 射指令下达之前的准备工作和缓冲时间，缓冲时间用于等待其他节点均已到达发射指令时 刻
Figure 998017DEST_PATH_IMAGE012
。
进一步地，ARM读取时间来自于FPGA，FPGA的时间同步基准来自于外部时钟源；对 于每个节点，FPGA由外部时钟源提供秒脉冲信息，该秒脉冲信息的时间信息精度为10纳秒， FPGA的时钟源频率为
Figure DEST_PATH_IMAGE013
，FPGA接收到该秒脉冲信息后，根据其时钟源频率将秒脉冲信息进 行插值处理，得到一秒内的所有时间数据；当任一个节点的ARM需要读取FPGA的时间时， FPGA锁存当前时间，发送给ARM；其中，FPGA插值生成的时间精度为
Figure 138011DEST_PATH_IMAGE014
纳秒，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
。
进一步地，多个节点的以FPGA为主的时间精同步的精度小于100纳秒；外部时钟源 的时间同步基准脉冲是每一秒给FPGA发送一次时间信息；时间精度
Figure 983607DEST_PATH_IMAGE014
纳秒大于10纳秒且小 于11纳秒；所有节点的FPGA的同步脉冲误差均小于100纳秒。
进一步地，每个节点的ARM为FPGA设定倍频参数，FPGA根据倍频参数设置每两个秒脉冲之间的同步脉冲，每次任务的发射只能在同步脉冲处满足条件时才能进行。
进一步地，所述每个节点的ARM为FPGA设定倍频参数，FPGA根据倍频参数设置每两个秒脉冲之间的同步脉冲，每次任务的发射只能在同步脉冲处满足条件时才能进行，具体为：
设ARM为FPGA设定的倍频参数为
Figure 525447DEST_PATH_IMAGE016
，则在两个秒脉冲之间，FPGA每隔周期
Figure DEST_PATH_IMAGE017
秒会 有一个同步脉冲，其中，
Figure 414775DEST_PATH_IMAGE017
为：
Figure 917431DEST_PATH_IMAGE018
在同步脉冲处判定，在
Figure 894614DEST_PATH_IMAGE017
时间内，ARM是否有发射指令下达导致FPGA的上升沿触 发，若有上升沿触发，则FPGA在同步脉冲处执行任务发射。
进一步地，每个节点的发射指令在FPGA下达时会出现由于ARM的时间粗同步在毫 秒级别，各节点的ARM发射指令下达至FPGA时存在若干毫秒的误差，该误差会造成一个节点 的ARM发射指令在FPGA同步脉冲之前到达，另一个节点的ARM发射指令在FPGA同步脉冲之后 到达的情况，导致两个节点的FPGA发射执行时间不小于一个同步周期
Figure 25382DEST_PATH_IMAGE017
。
进一步地，对于执行分布式任务的多个节点，其时间同步的容错控制主要在
Figure 429818DEST_PATH_IMAGE008
与
Figure 674898DEST_PATH_IMAGE009
之间进行，其中
Figure 455772DEST_PATH_IMAGE008
为FPGA的同步脉冲发射时刻，
Figure 581991DEST_PATH_IMAGE009
为FPGA接收到数据的时刻；其时间同步 的容错控制为：FPGA接收数据时对数据进行超时判断，当FPGA接收数据时满足以下条件，则 ARM放弃接收FPGA的数据：
Figure 422908DEST_PATH_IMAGE019
其中，
Figure 759211DEST_PATH_IMAGE017
为FPGA由倍频参数生成的同步周期；当FPGA接收数据时间超过该同步周 期，ARM放弃该任务，继续执行下次任务。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：使用本发明构建的分布式协同系统具有高精度的同步效果，对于多数据融合，传感器协同探测等任务场景都具有很强的适用性。本发明适用分布式协同任务系统、多传感器同步信号融合等领域，尤其是多传感器分布式任务协同领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种分布式架构时间同步的结构示意图；
图2为本发明实施例的一种单个节点的仿真时间同步流程示意图；
图3为本发明实施例的一种单个节点的ARM-FPGA联合同步时序示意图。
具体实施方式
结合附图和实施例对本发明作进一步说明，显然，所描述的实施例仅是本发明实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明实施例保护的范围。
参见图1，本发明提供了一种多ARM-FPGA联合仿真时间同步方法的实施例，在执行分布式协同任务时，主节点的ARM根据节点状态生成协同任务，并事先计划每个任务的时间信息，将任务下发给其他从节点； 每个节点的FPGA接收同一个高精度时钟源提供的时间同步基准脉冲信息，ARM从FPGA读取时间，当到达任务可执行时间点时向FPGA下达执行指令；每个节点的FPGA接收ARM为FPGA设定的倍频参数，根据倍频参数FPGA设定周期恒定的同步脉冲，当到达同步脉冲时，如果此时有ARM的发射指令下发，则FPGA执行任务发射，并接收数据供ARM读取。
本实施例将ARM的协同任务生成功能与FPGA信号精确发射的特点相结合，构建多节点分布式协同架构，利用ARM的时间粗同步与FPGA的时间精同步设计容错控制，确保主从多个节点的任务执行时间差异不大于100ns，具有较高的时间同步精度，满足多传感器信号级的分布式协同方式。
本实施例提供的多ARM-FPGA联合仿真时间同步方法具有这样的特征：ARM读取时 间来自于FPGA，FPGA的时间同步基准来自于外部时钟源。对于每个节点，FPGA由外部时钟源 提供秒脉冲信息，该时间信息精度为10纳秒，FPGA本身时钟源频率为
Figure 202831DEST_PATH_IMAGE013
，FPGA接收到秒脉冲 信息后，根据本身时钟源频率将秒脉冲信息进行插值处理，得到一秒内的所有时间数据，当 某个节点的ARM需要读取本身FPGA的时间时，FPGA锁存当前时间，发送给ARM。
本实施例提供的多ARM-FPGA联合仿真时间同步方法具有这样的特征：主节点的 ARM根据节点状态生成协同任务时，事先计划每个任务的时间信息。主节点的ARM为每个任 务设置时间参数，发送给其他从节点。每个从节点接收到任务时，设该接收到该任务的时刻 为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE020
，当达到
Figure 839349DEST_PATH_IMAGE010
时刻ARM开始执行任务，于
Figure 726533DEST_PATH_IMAGE003
时刻ARM向FPGA下达发射指令，FPGA于同步脉冲
Figure 284554DEST_PATH_IMAGE008
时刻执行任务发射，在
Figure 797443DEST_PATH_IMAGE009
时刻之前FPGA接收数据，在
Figure 757309DEST_PATH_IMAGE009
时刻之后FPGA将数据上传至ARM， ARM处理数据直到该任务结束
本实施例提供的多ARM-FPGA联合仿真时间同步方法具有这样的特征：ARM会为 FPGA设定倍频参数，FPGA根据倍频参数设置每两个秒脉冲之间的同步脉冲，每次任务的发 射只能在同步脉冲处满足条件时才能进行。设ARM为FPGA设定的倍频参数为
Figure 940029DEST_PATH_IMAGE021
，则在两个秒 脉冲之间，FPGA将1秒分割为
Figure 126291DEST_PATH_IMAGE021
个同步周期
Figure 52658DEST_PATH_IMAGE022
，每隔
Figure 867031DEST_PATH_IMAGE022
会有一个同步脉冲，在同步脉冲处 判定在这个
Figure 610865DEST_PATH_IMAGE022
时间内，ARM是否有发射指令下达导致FPGA的上升沿触发，若有上升沿触发， 则FPGA在同步脉冲处执行任务发射。
本实施例提供的多ARM-FPGA联合仿真时间同步方法具有这样的特征：对于执行分布式任务的多个节点，其时间同步具有容错控制：FPGA接收数据时对数据进行超时判断，当FPGA接收数据时满足以下条件，则ARM放弃接收数据：
Figure 143477DEST_PATH_IMAGE019
其中，
Figure 748902DEST_PATH_IMAGE022
为FPGA的同步周期，
Figure 683360DEST_PATH_IMAGE008
为FPGA的同步脉冲发射时刻，
Figure 207882DEST_PATH_IMAGE009
为FPGA接收到数 据的时刻。当FPGA接收数据时间超过该同步周期时间，ARM放弃该任务，继续等待执行下次 任务。
使用本实施例构建的分布式协同系统具有高精度的同步效果，对于多数据融合，传感器协同探测等任务场景都具有很强的适用性。
本实施例适用分布式协同任务系统、多传感器同步信号融合等领域，尤其是多传感器分布式任务协同领域。
除此之外，本发明还提供了一个更为具体的实施例：
参阅图1，根据本实施例，在分布式协同任务架构下，主节点的ARM规划任务，并将任务发送给其他从节点。对于每个节点，执行任务时首先由ARM进行粗略的时间同步，该同步精度为ms量级；随后由各自节点的FPGA进行精准的时间同步，该同步精度可以达到10ns；所有的节点的时间基准来自于同一个外部时钟源。
参阅图2，根据本实施例，单个节点的ARM-FPGA联合仿真时间同步的流程如下：首先由ARM向FPGA下发倍频参数，FPGA根据倍频参数设置每两个秒脉冲之间的同步脉冲，每次任务的发射只能在同步脉冲处判断是否满足如下条件时才能进行：ARM在当前同步脉冲与前一个同步脉冲之间，是否有发射指令下达至FPGA，如果有这样的发射指令使得上升沿触发，则FPGA在同步脉冲处执行任务发射。
参阅图3，在ARM下发倍频参数之后，主节点的ARM为每个任务设置三个时间参数： 任务持续时间为
Figure 618004DEST_PATH_IMAGE001
，任务开始时刻
Figure 620595DEST_PATH_IMAGE002
，发射指令下达FPGA的时刻
Figure 550505DEST_PATH_IMAGE003
。其中，每个任务的持续 时间不能超过
Figure 511507DEST_PATH_IMAGE001
，每个任务的结束时刻为
Figure DEST_PATH_IMAGE023
。对于每个节点的时间同步环节设置在
Figure 408925DEST_PATH_IMAGE002
与
Figure 215207DEST_PATH_IMAGE008
之间，时间同步的容错控制则主要在
Figure 124257DEST_PATH_IMAGE008
之后进行。主节点的ARM计划好每个任务的属性 参数后，发送给每个从节点。
参阅图3，主节点将协同任务发送给其他从节点之后，每个节点首先进行ARM粗同 步，以ARM为主的时间粗同步将每个节点的发射时刻同步控制在毫秒级别，主要实现方法是 设置时间缓冲区。ARM在预设任务开始时刻
Figure 865948DEST_PATH_IMAGE002
与发射指令下达FPGA的时刻
Figure 860449DEST_PATH_IMAGE003
时，
Figure 595056DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure DEST_PATH_IMAGE025
除了包含发射指令下达之前的一些准备工作，还会有一段缓冲时间，用于等待其他节点 均已到达发射指令时刻
Figure 889771DEST_PATH_IMAGE003
。这段任务等待缓冲区的实现主要依靠ARM的延时函数，保证此时 每个节点的任务发射指令下发时刻误差小于10毫秒。
当完成ARM粗同步之后，ARM会将发射指令写入FPGA中，FPGA的精同步是指：外部时 钟源的秒脉冲信息频率是每一秒钟给FPGA发送一次时间信息，外部时钟源的时间精度极 高，但FPGA本身的时钟源精度不如外部时钟源。对于一个节点的FPGA时钟源，其频率为
Figure 536784DEST_PATH_IMAGE013
， 依靠频率
Figure 18581DEST_PATH_IMAGE013
插值生成的时间精度
Figure 432245DEST_PATH_IMAGE026
。由于多个节点的FPGA时钟源频率存在差异， 但两者差异处于一个量级，因此，所有节点的FPGA的同步脉冲误差小于
Figure DEST_PATH_IMAGE027
。此时当ARM的 发射指令写入FPGA，所有节点会在同步脉冲处判断是否有ARM导致的上升沿出现，若有上升 沿出现，则节点的FPGA执行该任务。当所有任务执行完毕后，得到的数据处理结果中，节点 的数据处理时间差异极小，验证了该方法的效果。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多ARM-FPGA联合仿真时间同步方法，其特征在于，包括：
步骤1：在执行分布式协同任务时，主节点的ARM根据所有节点状态生成协同任务，并事先计划协同任务中每个任务的时间信息，将任务下发给从节点，随后所有节点均会执行该协同任务；其中，所有节点为一个主节点与若干个从节点；
步骤2：所有节点的FPGA都会接收同一个高精度时钟源提供的时间同步基准脉冲信息，ARM从FPGA读取时间，当到达任务可执行时间点时向FPGA下达执行指令；每个节点的FPGA接收ARM为FPGA设定的倍频参数，根据倍频参数FPGA设定周期恒定的同步脉冲，当到达同步脉冲时，如果此时有ARM的发射指令下发，则FPGA执行任务发射，并接收数据供ARM读取；
步骤3：以步骤2中的方法构建多节点分布式协同架构，每个节点的任务执行时间差异最大不超过100ns。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括：
主节点的ARM为每个任务设置三个时间参数：任务持续时间为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，任务开始时刻
Figure 481686DEST_PATH_IMAGE002
，发 射指令下达FPGA的时刻
Figure DEST_PATH_IMAGE003
；其中，每个任务的持续时间不超过
Figure 70930DEST_PATH_IMAGE001
，每个任务的结束时刻为
Figure 381826DEST_PATH_IMAGE004
；
主节点的ARM计划好每个任务的属性参数后，发送给每个从节点；主节点向从节点发送任务之后，主节点也会执行此任务。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：
主节点发送任务至从节点之后，设从节点接收到任务的时刻为
Figure DEST_PATH_IMAGE005
，当到达
Figure 698406DEST_PATH_IMAGE002
时刻时，主 从节点的ARM开始执行任务，经过ARM粗同步延时
Figure 778358DEST_PATH_IMAGE006
后，ARM在
Figure DEST_PATH_IMAGE007
时刻向FPGA下达发射指令， 经过FPGA精同步延时
Figure 272924DEST_PATH_IMAGE008
后，FPGA在同步脉冲发射时刻
Figure DEST_PATH_IMAGE009
执行任务发射，在
Figure 461329DEST_PATH_IMAGE010
时刻FPGA接收 到数据，在
Figure 191388DEST_PATH_IMAGE010
时刻之后FPGA将数据上传至ARM，ARM处理数据直到任务结束；
每个节点的时间同步环节设置在
Figure 125846DEST_PATH_IMAGE002
与
Figure 525734DEST_PATH_IMAGE009
之间，时间同步的容错控制则主要在
Figure 811222DEST_PATH_IMAGE009
之后进 行。
4.据权利要求3所述的方法，其特征在于，对于分布式任务，多个节点的以ARM为主的时 间粗同步与FPGA为主的时间精同步设置在
Figure 938447DEST_PATH_IMAGE002
与
Figure 992990DEST_PATH_IMAGE009
之间；以ARM为主的时间粗同步将每个节点 的发射时刻同步控制在毫秒级别；ARM在预设任务开始时刻
Figure 688414DEST_PATH_IMAGE002
与发射指令下达FPGA的时刻
Figure 336564DEST_PATH_IMAGE007
时，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 533059DEST_PATH_IMAGE006
包含发射指令下达之前的准备工作和缓冲时间，缓冲时间用于等待其 他节点均已到达发射指令时刻
Figure 707689DEST_PATH_IMAGE007
。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，ARM读取时间来自于FPGA，FPGA的时间同步 基准来自于外部时钟源；对于每个节点，FPGA由外部时钟源提供秒脉冲信息，该秒脉冲信息 的时间信息精度为10纳秒，FPGA的时钟源频率为
Figure 308434DEST_PATH_IMAGE012
，FPGA接收到该秒脉冲信息后，根据其时 钟源频率将秒脉冲信息进行插值处理，得到一秒内的所有时间数据；当任一个节点的ARM需 要读取FPGA的时间时，FPGA锁存当前时间，发送给ARM；其中，FPGA插值生成的时间精度为
Figure 443880DEST_PATH_IMAGE013
纳秒，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，多个节点的以FPGA为主的时间精同步的精 度小于100纳秒；外部时钟源的时间同步基准脉冲是每一秒给FPGA发送一次时间信息；时间 精度
Figure 444066DEST_PATH_IMAGE013
纳秒大于10纳秒且小于11纳秒；所有节点的FPGA的同步脉冲误差均小于100纳秒。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个节点的ARM为FPGA设定倍频参数，FPGA根据倍频参数设置每两个秒脉冲之间的同步脉冲，每次任务的发射只能在同步脉冲处满足条件时才能进行。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述每个节点的ARM为FPGA设定倍频参数，FPGA根据倍频参数设置每两个秒脉冲之间的同步脉冲，每次任务的发射只能在同步脉冲处满足条件时才能进行，具体为：
设ARM为FPGA设定的倍频参数为
Figure 207623DEST_PATH_IMAGE015
，则在两个秒脉冲之间，FPGA每隔周期
Figure DEST_PATH_IMAGE016
秒会有一个 同步脉冲，其中，
Figure 916953DEST_PATH_IMAGE017
为：
Figure DEST_PATH_IMAGE018
在同步脉冲处判定，在
Figure 788963DEST_PATH_IMAGE016
时间内，ARM是否有发射指令下达导致FPGA的上升沿触发，若 有上升沿触发，则FPGA在同步脉冲处执行任务发射。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，每个节点的发射指令在FPGA下达时会出现 由于ARM的时间粗同步在毫秒级别，各节点的ARM发射指令下达至FPGA时存在若干毫秒的误 差，该误差会造成一个节点的ARM发射指令在FPGA同步脉冲之前到达，另一个节点的ARM发 射指令在FPGA同步脉冲之后到达的情况，导致两个节点的FPGA发射执行时间不小于一个同 步周期
Figure 202627DEST_PATH_IMAGE019
。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于执行分布式任务的多个节点，其时间 同步的容错控制主要在
Figure 820690DEST_PATH_IMAGE009
与
Figure 169763DEST_PATH_IMAGE010
之间进行，其中
Figure 138856DEST_PATH_IMAGE009
为FPGA的同步脉冲发射时刻，
Figure 949686DEST_PATH_IMAGE010
为FPGA接 收到数据的时刻；其时间同步的容错控制为：FPGA接收数据时对数据进行超时判断，当FPGA 接收数据时满足以下条件，则ARM放弃接收FPGA的数据：
Figure DEST_PATH_IMAGE020
其中，
Figure 218993DEST_PATH_IMAGE021
为FPGA由倍频参数生成的同步周期；当FPGA接收数据时间超过该同步周期， ARM放弃该任务，继续执行下次任务。
CN202210953791.4A 2022-08-10 2022-08-10 一种多arm-fpga联合仿真时间同步方法 Active CN115037403B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210953791.4A CN115037403B (zh) 2022-08-10 2022-08-10 一种多arm-fpga联合仿真时间同步方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210953791.4A CN115037403B (zh) 2022-08-10 2022-08-10 一种多arm-fpga联合仿真时间同步方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115037403A true CN115037403A (zh) 2022-09-09
CN115037403B CN115037403B (zh) 2022-11-22

Family

ID=83131247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210953791.4A Active CN115037403B (zh) 2022-08-10 2022-08-10 一种多arm-fpga联合仿真时间同步方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115037403B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013117889A2 (en) * 2012-02-10 2013-08-15 British Broadcasting Corporation Method and apparatus for converting audio, video and control signals
CN106850115A (zh) * 2017-03-07 2017-06-13 中国地质大学（武汉） 一种多通道数据采集同步系统及方法
CN109905306A (zh) * 2019-01-30 2019-06-18 北京深蓝同创科技有限公司 一种低成本多主总线通信控制系统
CN111490867A (zh) * 2020-04-26 2020-08-04 杭州锐讯科技有限公司 一种面向分布式应用的采样时钟同步系统及方法
CN112653532A (zh) * 2020-12-09 2021-04-13 西安诺瓦星云科技股份有限公司 时钟同步的方法、装置和系统
CN113778000A (zh) * 2021-09-26 2021-12-10 中科院南京天文仪器有限公司 一种高实时性运动控制系统及方法
CN114567926A (zh) * 2022-03-14 2022-05-31 电子科技大学 一种用于无线分布式测试系统的时钟同步和触发装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013117889A2 (en) * 2012-02-10 2013-08-15 British Broadcasting Corporation Method and apparatus for converting audio, video and control signals
CN106850115A (zh) * 2017-03-07 2017-06-13 中国地质大学（武汉） 一种多通道数据采集同步系统及方法
CN109905306A (zh) * 2019-01-30 2019-06-18 北京深蓝同创科技有限公司 一种低成本多主总线通信控制系统
CN111490867A (zh) * 2020-04-26 2020-08-04 杭州锐讯科技有限公司 一种面向分布式应用的采样时钟同步系统及方法
CN112653532A (zh) * 2020-12-09 2021-04-13 西安诺瓦星云科技股份有限公司 时钟同步的方法、装置和系统
CN113778000A (zh) * 2021-09-26 2021-12-10 中科院南京天文仪器有限公司 一种高实时性运动控制系统及方法
CN114567926A (zh) * 2022-03-14 2022-05-31 电子科技大学 一种用于无线分布式测试系统的时钟同步和触发装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王彦东等: "一种船舶精确时间同步数据采集监测方法", 《自动化仪表》 *
郑恩等: "FPGA的万兆以太网精密时间同步协议实现", 《单片机与嵌入式系统应用》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115037403B (zh) 2022-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9906320B2 (en) Industrial network apparatus and data communication method
EP3691192B1 (en) Control system and control device
EP3309647B1 (en) Control device and communication device
US10763868B2 (en) Decentralized synchronization of multiple agents
CN102130640A (zh) 多轴同步伺服驱动系统及其同步控制方法
CN108683488B (zh) 一种基于仿真转台的软同步方法
CN105049309A (zh) 基于powerlink实时以太网的伺服驱动器同步方法
JP2008065640A (ja) シミュレーション装置およびそのシミュレーション制御方法
JP5402401B2 (ja) モーションコントロールシステム
KR101492910B1 (ko) 이더캣 기반의 분산 시계 동기화를 위한 방법 및 시스템
CN115037403B (zh) 一种多arm-fpga联合仿真时间同步方法
Steiner et al. The TTEthernet synchronisation protocols and their formal verification
US11474557B2 (en) Multichip timing synchronization circuits and methods
JP4961589B2 (ja) ネットワークシステムおよびスレーブ同期方法
CN103678208B (zh) 航天器同步数据传输方法
CN105530004A (zh) 脉冲宽度调制pwm控制延时时间的获取方法和装置
CN113552921B (zh) 一种软硬件互锁的系统时间同步方法及系统及电子设备
CN103778021B (zh) 用于控制器的计算单元及其操作方法
JP2002014185A (ja) 時刻同期化方式
KR101379248B1 (ko) 이더넷 통신 시스템 및 시간 동기화 방법
JP5655460B2 (ja) プログラマブルコントローラシステム
JP2017068353A (ja) ユニット間での同期制御機能を有する数値制御システム
CN111638749A (zh) 一种仿真系统同步方法、仿真设备及系统
US20110216860A1 (en) Communication method
CN112630756B (zh) 一种扫描延时极小化的主动系统时序设计方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant