CN117112316A - 一种时钟电路的切换系统、方法、装置和介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及集成化数字产品技术领域，特别是涉及一种时钟电路的切换系统、方法、装置和介质。时钟切换部件分别与时钟发生部件以及控制器连接，用于采集时钟发生部件产生的第一时钟信号，并将第一时钟信号传输至控制器。控制器基于第一时钟信号和参考时钟产生的第二时钟信号，确定出时钟发生部件与参考时钟的频偏值；在第一时钟信号与频偏值均满足设定的异常条件时，向时钟切换部件下发切换信号。时钟发生部件包括至少两个时钟，时钟切换部件根据切换信号控制时钟发生部件由当前时钟切换为备用时钟。控制器基于第一时钟信号和频偏值，识别出当前时钟的工作状态。在当前时钟出现异常时进行时钟切换，提升了系统运行的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及集成化数字产品技术领域，特别是涉及一种时钟电路的切换系统、方法、装置和介质。
背景技术
集成化数字产品，其强大的系统性能离不开各部件的协调工作。时钟电路是集成化数字产品中常见的一个组成部分，其作用是提供集成化数字产品内部的时间基准信号。时钟电路作为集成化数字产品的心脏，关系到系统的实时性和稳定性。
目前的交换机在时钟设计时多采用单一时钟电路，即系统时钟的可靠性依赖于此电路的可靠性。当该时钟电路发生故障，业务将处于混乱状态，严重时系统会发生宕机。
按照目前的设计方式，当时钟发生故障时，只能更换时钟电路相关器件如晶体、晶振、负载电容等来解决问题。更换部件会直接导致系统业务的中断，造成系统运行的稳定性偏差。
可见，如何提升系统运行的稳定性，是本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种时钟电路的切换系统、方法、装置和计算机可读存储介质，可以解决系统运行稳定性差的问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种时钟电路的切换系统，包括时钟发生部件、时钟切换部件和控制器；其中，所述时钟发生部件包括至少两个时钟；所述控制器中内置参考时钟；
所述时钟切换部件分别与所述时钟发生部件以及所述控制器连接，用于采集所述时钟发生部件产生的第一时钟信号，并将所述第一时钟信号传输至所述控制器；接收所述控制器下发的切换信号，根据所述切换信号控制所述时钟发生部件由当前时钟切换为备用时钟；其中，所述备用时钟为所述时钟发生部件中除当前时钟外剩余的所有时钟的任意一个时钟；
所述控制器，用于接收所述时钟切换部件传输的所述第一时钟信号；基于所述第一时钟信号和所述参考时钟产生的第二时钟信号，确定出所述时钟发生部件与所述参考时钟的频偏值；在所述第一时钟信号与所述频偏值均满足设定的异常条件的情况下，向所述时钟切换部件下发切换信号，以完成所述时钟发生部件中时钟的切换。
一方面，所述控制器用于对所述第一时钟信号和所述第二时钟信号进行采样，以得到第一数字信号和第二数字信号；根据所述第一数字信号和所述第二数字信号，确定出所述时钟发生部件与所述参考时钟的频偏值。
一方面，所述控制器用于判断所述第一数字信号是否为常数；在所述第一数字信号为常数的情况下，向所述时钟切换部件下发切换信号；在所述第一数字信号不为常数的情况下，判断所述频偏值是否大于标准频偏值；在所述频偏值大于标准频偏值的情况下，向所述时钟切换部件下发切换信号。
一方面，所述控制器与管理部件连接，用于在所述第一数字信号为常数的情况下，向所述管理部件传输时钟停振的故障信息；在所述第一数字信号不为常数并且所述频偏值大于标准频偏值的情况下，向所述管理部件传输时钟频率异常的故障信息。
一方面，所述控制器与所述管理部件连接的引脚个数与所述时钟发生部件包括的时钟个数相同。
一方面，在所述时钟发生部件包括两个时钟的情况下，所述控制器的第一输出引脚与所述管理部件的第一输入引脚连接；所述控制器的第二输出引脚与所述管理部件的第二输入引脚连接；
所述控制器用于在第一时钟的所述第一数字信号为常数，或者所述第一数字信号不为常数并且所述频偏值大于标准频偏值的情况下，控制所述第一输出引脚输出低电平；
所述管理部件，用于在检测到所述第一输入引脚为低电平的情况下，展示所述第一时钟故障的告警信息。
一方面，所述管理部件与告警部件连接，用于在接收到所述控制器传输的故障信息的情况下，控制所述告警部件开启与所述故障信息的类型匹配的告警模式。
一方面，所述告警部件为设置在设备前面板的指示灯；所述管理部件用于在接收到所述控制器传输的时钟停振的故障信息的情况下，控制所述告警部件将当前时钟对应的指示灯切换为红灯；在接收到所述控制器传输的时钟频率异常的故障信息的情况下，控制所述告警部件将当前时钟对应的指示灯切换为黄灯。
一方面，所述管理部件在接收到所述控制器传输的故障信息的情况下，通过人机交互界面展示所述故障信息。
一方面，所述控制器用于每向所述时钟切换部件下发一次切换信号，则将时钟调用次数加一，初始状态下时钟调用次数为一；在所述第一时钟信号与所述频偏值均满足设定的异常条件的情况下，判断所述时钟调用次数是否小于所述时钟发生部件包含的时钟总数；在所述时钟调用次数小于所述时钟发生部件包含的时钟总数的情况下，向所述时钟切换部件下发切换信号；在所述时钟调用次数大于或等于所述时钟发生部件包含的时钟总数的情况下，向所述管理部件传输时钟不可用的告警信息。
一方面，所述控制器用于在接收到所述管理部件下发的时钟修复成功的提示信息的情况下，按照所述提示信息携带的时钟修复成功个数，调整所述时钟调用次数的取值。
一方面，所述控制器用于判断所述第一数字信号以及所述第二数字信号的数据量是否均达到数量阈值；在所述第一数字信号以及所述第二数字信号的数据量均达到数量阈值的情况下，执行所述根据所述第一数字信号和所述第二数字信号，确定出所述时钟发生部件与所述参考时钟的频偏值的步骤。
一方面，所述控制器用于将所述第一数字信号与所述第二数字信号相乘，以得到混合信号；从所述混合信号中提取出频率偏差信号；对所述频率偏差信号进行快速傅里叶变换，以确定出频率偏差点；根据所述频率偏差点与采样点数，确定出频偏值。
一方面，所述控制器用于利用低通滤波器从所述混合信号中提取出频率偏差信号。
一方面，所述控制器用于将所述频率偏差信号进行快速傅里叶变换，得到以采样点数为横坐标，快速傅里叶变换的运行结果为纵坐标的冲激函数；将运行结果最大取值对应的采样点数作为频率偏差点。
一方面，所述时钟切换部件为多路复用器，所述多路复用器的总路数与所述时钟发生部件包含的时钟个数匹配。
一方面，在所述时钟发生部件包括第一时钟和第二时钟的情况下，所述时钟切换部件为二选一时钟复用器；
所述控制器与所述时钟切换部件的通道切换控制信号引脚连接，用于向所述通道切换控制信号引脚输入高电平，以控制第一时钟作为主时钟；向所述通道切换控制信号引脚输入低电平，以控制第二时钟作为主时钟。
一方面，所述控制器用于按照设定的采样频率对所述第一时钟信号和所述第二时钟信号进行采样。
一方面，所述控制器用于获取当前时钟的累计工作时长；查询工作时长和采样频率的对应关系，以确定出与所述累计工作时长匹配的目标采样频率；按照所述目标采样频率对所述第一时钟信号和所述第二时钟信号进行采样。
本发明实施例还提供了一种时钟电路的切换方法，包括：
接收时钟切换部件传输的第一时钟信号；
基于第一时钟信号和参考时钟产生的第二时钟信号，确定出时钟发生部件与所述参考时钟的频偏值；
在所述第一时钟信号与所述频偏值均满足设定的异常条件的情况下，向所述时钟切换部件下发切换信号，以便于所述时钟切换部件根据所述切换信号控制所述时钟发生部件由当前时钟切换为备用时钟；其中，所述备用时钟为所述时钟发生部件中除当前时钟外剩余的所有时钟的任意一个时钟。
一方面，所述基于第一时钟信号和参考时钟产生的第二时钟信号，确定出时钟发生部件与所述参考时钟的频偏值包括：
对所述第一时钟信号和所述第二时钟信号进行采样，以得到第一数字信号和第二数字信号；
根据所述第一数字信号和所述第二数字信号，确定出所述时钟发生部件与所述参考时钟的频偏值。
一方面，所述在所述第一时钟信号与所述频偏值均满足设定的异常条件的情况下，向所述时钟切换部件下发切换信号包括：
判断所述第一数字信号是否为常数；
在所述第一数字信号为常数的情况下，向所述时钟切换部件下发切换信号；
在所述第一数字信号不为常数的情况下，判断所述频偏值是否大于标准频偏值；
在所述频偏值大于标准频偏值的情况下，向所述时钟切换部件下发切换信号。
一方面，还包括：
在所述第一数字信号为常数的情况下，向管理部件传输时钟停振的故障信息；
在所述第一数字信号不为常数并且所述频偏值大于标准频偏值的情况下，向所述管理部件传输时钟频率异常的故障信息。
一方面，在所述时钟发生部件包括两个时钟的情况下，所述控制器的第一输出引脚与所述管理部件的第一输入引脚连接；所述控制器的第二输出引脚与所述管理部件的第二输入引脚连接；
向所述管理部件传输故障信息包括：
在第一时钟的所述第一数字信号为常数，或者所述第一数字信号不为常数并且所述频偏值大于标准频偏值的情况下，控制所述第一输出引脚输出低电平，以便于所述管理部件在检测到所述第一输入引脚为低电平的情况下，展示所述第一时钟故障的告警信息。
一方面，还包括：
每向所述时钟切换部件下发一次切换信号，则将时钟调用次数加一；其中，初始状态下时钟调用次数为一；
在所述第一时钟信号与所述频偏值均满足设定的异常条件的情况下，向所述时钟切换部件下发切换信号之前还包括：
在所述第一时钟信号与所述频偏值均满足设定的异常条件的情况下，判断所述时钟调用次数是否小于所述时钟发生部件包含的时钟总数；
在所述时钟调用次数小于所述时钟发生部件包含的时钟总数的情况下，执行所述向所述时钟切换部件下发切换信号的步骤；
在所述时钟调用次数大于或等于所述时钟发生部件包含的时钟总数的情况下，向所述管理部件传输时钟不可用的告警信息。
一方面，还包括：
在接收到所述管理部件下发的时钟修复成功的提示信息的情况下，按照所述提示信息携带的时钟修复成功个数，调整所述时钟调用次数的取值。
一方面，在所述根据所述第一数字信号和所述第二数字信号，确定出所述时钟发生部件与所述参考时钟的频偏值之前，还包括：
判断所述第一数字信号以及所述第二数字信号的数据量是否均达到数量阈值；
在所述第一数字信号以及所述第二数字信号的数据量均达到数量阈值的情况下，执行所述根据所述第一数字信号和所述第二数字信号，确定出所述时钟发生部件与所述参考时钟的频偏值的步骤。
一方面，所述根据所述第一数字信号和所述第二数字信号，确定出所述时钟发生部件与所述参考时钟的频偏值包括：
将所述第一数字信号与所述第二数字信号相乘，以得到混合信号；
从所述混合信号中提取出频率偏差信号；
对所述频率偏差信号进行快速傅里叶变换，以确定出频率偏差点；
根据所述频率偏差点与采样点数，确定出频偏值。
一方面，所述从所述混合信号中提取出频率偏差信号包括：
利用低通滤波器从所述混合信号中提取出频率偏差信号。
一方面，所述对所述频率偏差信号进行快速傅里叶变换，以确定出频率偏差点包括：
将所述频率偏差信号进行快速傅里叶变换，得到以采样点数为横坐标，快速傅里叶变换的运行结果为纵坐标的冲激函数；
将运行结果最大取值对应的采样点数作为频率偏差点。
一方面，在所述时钟发生部件包括第一时钟和第二时钟的情况下，所述时钟切换部件为二选一时钟复用器；所述控制器与所述时钟切换部件的通道切换控制信号引脚连接；
所述向所述时钟切换部件下发切换信号包括：
向所述通道切换控制信号引脚输入高电平，以控制第一时钟作为主时钟；
或者向所述通道切换控制信号引脚输入低电平，以控制第二时钟作为主时钟。
一方面，所述对所述第一时钟信号和所述第二时钟信号进行采样，以得到第一数字信号和第二数字信号包括：
按照设定的采样频率对所述第一时钟信号和所述第二时钟信号进行采样。
一方面，所述按照设定的采样频率对所述第一时钟信号和所述第二时钟信号进行采样包括：
获取当前时钟的累计工作时长；
查询工作时长和采样频率的对应关系，以确定出与所述累计工作时长匹配的目标采样频率；
按照所述目标采样频率对所述第一时钟信号和所述第二时钟信号进行采样。
本发明实施例还提供了一种时钟电路的切换装置，包括接收单元、确定单元和切换单元；
所述接收单元，用于接收时钟切换部件传输的第一时钟信号；
所述确定单元，用于基于第一时钟信号和参考时钟产生的第二时钟信号，确定出时钟发生部件与所述参考时钟的频偏值；
所述切换单元，用于在所述第一时钟信号与所述频偏值均满足设定的异常条件的情况下，向所述时钟切换部件下发切换信号，以便于所述时钟切换部件根据所述切换信号控制所述时钟发生部件由当前时钟切换为备用时钟；其中，所述备用时钟为所述时钟发生部件中除当前时钟外剩余的所有时钟的任意一个时钟。
一方面，所述确定单元包括采样子单元和频偏确定子单元；
所述采样子单元，用于对所述第一时钟信号和所述第二时钟信号进行采样，以得到第一数字信号和第二数字信号；
所述频偏确定子单元，用于根据所述第一数字信号和所述第二数字信号，确定出所述时钟发生部件与所述参考时钟的频偏值。
一方面，所述切换单元包括第一判断子单元、下发子单元和第二判断子单元；
所述第一判断子单元，用于判断所述第一数字信号是否为常数；
所述第二判断子单元，用于在所述第一数字信号不为常数的情况下，判断所述频偏值是否大于标准频偏值；
所述下发子单元，用于在所述第一数字信号为常数，或者在所述频偏值大于标准频偏值的情况下，向所述时钟切换部件下发切换信号。
一方面，还包括传输单元；
所述传输单元，用于在所述第一数字信号为常数的情况下，向管理部件传输时钟停振的故障信息；在所述第一数字信号不为常数并且所述频偏值大于标准频偏值的情况下，向所述管理部件传输时钟频率异常的故障信息。
一方面，在所述时钟发生部件包括两个时钟的情况下，所述控制器的第一输出引脚与所述管理部件的第一输入引脚连接；所述控制器的第二输出引脚与所述管理部件的第二输入引脚连接；
所述传输单元用于在第一时钟的所述第一数字信号为常数，或者所述第一数字信号不为常数并且所述频偏值大于标准频偏值的情况下，控制所述第一输出引脚输出低电平，以便于所述管理部件在检测到所述第一输入引脚为低电平的情况下，展示所述第一时钟故障的告警信息。
一方面，还包括累加单元、次数判断单元和告警单元；
所述累加单元，用于每向所述时钟切换部件下发一次切换信号，则将时钟调用次数加一；其中，初始状态下时钟调用次数为一；
所述次数判断单元，用于在所述第一时钟信号与所述频偏值均满足设定的异常条件的情况下，向所述时钟切换部件下发切换信号之前，判断所述时钟调用次数是否小于所述时钟发生部件包含的时钟总数；在所述时钟调用次数小于所述时钟发生部件包含的时钟总数的情况下，触发所述下发子单元执行所述向所述时钟切换部件下发切换信号的步骤；
所述告警单元，用于在所述时钟调用次数大于或等于所述时钟发生部件包含的时钟总数的情况下，向所述管理部件传输时钟不可用的告警信息。
一方面，还包括调整单元；
所述调整单元，用于在接收到所述管理部件下发的时钟修复成功的提示信息的情况下，按照所述提示信息携带的时钟修复成功个数，调整所述时钟调用次数的取值。
一方面，还包括数量判断单元；
所述数量判断单元，用于判断所述第一数字信号以及所述第二数字信号的数据量是否均达到数量阈值；在所述第一数字信号以及所述第二数字信号的数据量均达到数量阈值的情况下，触发所述频偏确定子单元执行所述根据所述第一数字信号和所述第二数字信号，确定出所述时钟发生部件与所述参考时钟的频偏值的步骤。
一方面，所述频偏确定子单元用于将所述第一数字信号与所述第二数字信号相乘，以得到混合信号；从所述混合信号中提取出频率偏差信号；对所述频率偏差信号进行快速傅里叶变换，以确定出频率偏差点；根据所述频率偏差点与采样点数，确定出频偏值。
一方面，所述频偏确定子单元用于利用低通滤波器从所述混合信号中提取出频率偏差信号。
一方面，所述频偏确定子单元用于将所述频率偏差信号进行快速傅里叶变换，得到以采样点数为横坐标，快速傅里叶变换的运行结果为纵坐标的冲激函数；将运行结果最大取值对应的采样点数作为频率偏差点。
一方面，在所述时钟发生部件包括第一时钟和第二时钟的情况下，所述时钟切换部件为二选一时钟复用器；所述控制器与所述时钟切换部件的通道切换控制信号引脚连接；
所述下发子单元用于向所述通道切换控制信号引脚输入高电平，以控制第一时钟作为主时钟；或者向所述通道切换控制信号引脚输入低电平，以控制第二时钟作为主时钟。
一方面，所述采样子单元用于按照设定的采样频率对所述第一时钟信号和所述第二时钟信号进行采样。
一方面，所述采样子单元用于获取当前时钟的累计工作时长；查询工作时长和采样频率的对应关系，以确定出与所述累计工作时长匹配的目标采样频率；按照所述目标采样频率对所述第一时钟信号和所述第二时钟信号进行采样。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述时钟电路的切换方法的步骤。
由上述技术方案可以看出，时钟电路的切换系统包括时钟发生部件、时钟切换部件和控制器；其中，时钟发生部件包括至少两个时钟；控制器中内置参考时钟。时钟切换部件分别与时钟发生部件以及控制器连接，用于采集时钟发生部件产生的第一时钟信号，并将第一时钟信号传输至控制器。控制器用于接收时钟切换部件传输的第一时钟信号；基于第一时钟信号和参考时钟产生的第二时钟信号，确定出时钟发生部件与参考时钟的频偏值；在第一时钟信号与频偏值均满足设定的异常条件的情况下，说明时钟发生部件中当前时钟出现了异常，为了保证时钟发生部件的正常工作，此时控制器可以向时钟切换部件下发切换信号。时钟切换部件接收控制器下发的切换信号，根据切换信号控制时钟发生部件由当前时钟切换为备用时钟；其中，备用时钟为时钟发生部件中除当前时钟外剩余的所有时钟的任意一个时钟。本发明的有益效果在于，通过在时钟发生部件中设置至少两个时钟，控制器基于第一时钟信号和频偏值，可以识别出当前时钟的工作状态。在当前时钟出现异常时，可以由时钟切换部件控制时钟发生部件由当前时钟切换为备用时钟，从而保证系统业务的平稳运行，提升了系统运行的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种时钟电路的切换系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种设置告警方式的时钟电路切换系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种基于时钟电路的故障冗余切换电路图；
图4为本发明实施例提供的一种时钟电路的切换方法的流程图；
图5为本发明实施例提供的一种时钟电路的切换装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”，以及与“包括”和“具有”相关的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
接下来，详细介绍本发明实施例所提供的一种时钟电路的切换系统。图1为本发明实施例提供的一种时钟电路的切换系统的结构示意图，该系统包括时钟发生部件11、时钟切换部件12和控制器13；其中，时钟发生部件11包括至少两个时钟；控制器13中内置参考时钟。
本发明实施例提供的时钟电路的切换系统可以应用在交换机产品上，也可以应用在服务器、网卡等高密度的网络硬件设备上。为了便于描述，均以服务器为例展开介绍。
为了保证服务器运行的稳定性，时钟发生部件11可以包括至少两个时钟，在当前时钟出现异常时，能够由另一个时钟替代其工作，保证服务器上业务的不中断。
由于时钟发生部件11包含有至少两个时钟，而在服务器实际运行中只需要选择一路时钟作为主时钟，因此需要通过时钟切换部件12完成时钟信号的选择。时钟切换部件12可以采用多路复用器（Multiplexer，MUX）。多路复用器的总路数可以与时钟发生部件11包含的时钟个数匹配，例如，时钟发生部件11包含两个时钟，多路复用器可以采用二选一时钟复用器即二选一MUX；时钟发生部件11包含四个时钟，则多路复用器可以采用四选一时钟复用器即四选一MUX。
在服务器正常运行过程中，可以将时钟发生部件11的一个默认时钟作为主时钟，主时钟处于工作状态。其它时钟作为备用时钟，处于非工作状态。
为了便于描述，可以将当前处于工作状态的时钟称作主时钟。
为了检测主时钟的工作状态是否正常，控制器13中内置了参考时钟，当主时钟处于正常工作状态时，主时钟和参考时钟产生的时钟信号相同或近乎相同，一旦主时钟产生的时钟信号与参考时钟产生的时钟信号存在较大的偏差，说明主时钟出现了异常。
为了便于区分不同的时钟信号，可以将主时钟对应的时钟信号称作第一时钟信号，参考时钟对应的时钟信号称作第二时钟。
时钟切换部件12分别与时钟发生部件11以及控制器13连接，用于采集时钟发生部件11产生的第一时钟信号，并将第一时钟信号传输至控制器13。
控制器13，用于接收时钟切换部件12传输的第一时钟信号；基于第一时钟信号和参考时钟产生的第二时钟信号，确定出时钟发生部件11与参考时钟的频偏值；在第一时钟信号与频偏值均满足设定的异常条件的情况下，说明当前时钟出现了异常，此时控制器13可以向时钟切换部件12下发切换信号。
时钟切换部件12接收控制器13下发的切换信号，根据切换信号控制时钟发生部件11由当前时钟切换为备用时钟；其中，备用时钟为时钟发生部件11中除当前时钟外剩余的所有时钟的任意一个时钟。
在实际应用中，控制器13可以采用现场可编程门阵列（Field Programmable GateArray，FPGA）。
为了实现对时钟信号的分析，控制器13可以对第一时钟信号和第二时钟信号进行采样，以得到第一数字信号和第二数字信号；根据第一数字信号和第二数字信号，确定出时钟发生部件11与参考时钟的频偏值。
第一数字信号可以用于反映主时钟的工作状态。
在主时钟处于正常工作状态下，时钟波形是正弦波，当第一数字信号无变化时，说明时钟不是正弦波了，也即时钟信号呈现为直线，硬件上认为时钟停止振动。当第一数字信号明显变化，说明时钟沿正弦波振动，这种情形下的常见的问题就是频率偏差过大。
因此在实际应用中，控制器13可以判断第一数字信号是否为常数。常数指的是无变化的数。在第一数字信号为常数的情况下，说明主时钟出现了停振，此时控制器13可以向时钟切换部件12下发切换信号。
在第一数字信号不为常数的情况下，控制器13可以进一步判断频偏值是否大于标准频偏值。
频偏值用于表示主时钟与参考时钟产生的时钟信号的频率偏差。标准频偏值可以采用晶体规格书中标称的频偏值。
在频偏值大于标准频偏值的情况下，说明主时钟频率异常即超出了规定的范围，此时控制器13可以向时钟切换部件12下发切换信号。
当主时钟出现异常时，往往需要人工替换主时钟上出现异常的部件，因此为了便于工作人员及时发现时钟异常的情况，可以设置管理部件14。
在本发明实施例中，控制器13与管理部件14连接，用于在第一数字信号为常数的情况下，向管理部件14传输时钟停振的故障信息；在第一数字信号不为常数并且频偏值大于标准频偏值的情况下，向管理部件14传输时钟频率异常的故障信息。
管理部件14可以通过人机交互界面展示故障信息，以便于工作人员及时发现时钟异常的情况。
管理部件14可以采用板载管理控制器（Baseboard Management Controller，BMC）。
考虑到时钟发生部件11包括的时钟可以有多个，为了便于管理部件14清楚是哪一路时钟出现了异常，可以设置控制器13与管理部件14连接的引脚个数与时钟发生部件11包括的时钟个数相同。一个连接引脚对应一个时钟。
在实际应用中，控制器13可以向与管理部件14连接的引脚输入高电平，表示该引脚对应的时钟正常；控制器13可以向与管理部件14连接的引脚输入低电平，表示该引脚对应的时钟异常。
以时钟发生部件11包括两个时钟为例，可以将这两个时钟称作第一时钟和第二时钟。控制器13的第一输出引脚与管理部件14的第一输入引脚连接；控制器13的第二输出引脚与管理部件14的第二输入引脚连接。第一时钟可以与控制器13的第一输出引脚以及管理部件14的第一输入引脚相对应，第二时钟可以与控制器13的第二输出引脚以及管理部件14的第二输入引脚相对应。
假设主时钟为第一时钟，控制器13用于在第一时钟的第一数字信号为常数，或者第一数字信号不为常数并且频偏值大于标准频偏值的情况下，控制第一输出引脚输出低电平；管理部件14，用于在检测到第一输入引脚为低电平的情况下，展示第一时钟故障的告警信息。
在本发明实施例中，为了提升时钟异常时的告警效果，可以将管理部件14与告警部件15连接，管理部件14在接收到控制器13传输的故障信息的情况下，控制告警部件15开启与故障信息的类型匹配的告警模式。
告警部件15可以为设置在设备前面板的指示灯。
管理部件14在接收到控制器13传输的时钟停振的故障信息的情况下，控制告警部件15将当前时钟对应的指示灯切换为红灯；在接收到控制器13传输的时钟频率异常的故障信息的情况下，控制告警部件15将当前时钟对应的指示灯切换为黄灯。
指示灯具体的颜色设置可以灵活调整，只要工作人员预先知道每种颜色的灯代表什么意思即可。
在实际应用中，时钟发生部件11包括有多少个时钟，可以在设备前面板上设置多少组指示灯。每组指示灯的个数可以根据指示灯的类型和时钟的状态确定。
指示灯采用变色指示灯时，每组指示灯的个数可以为一个，根据时钟状态的变化调整指示灯的颜色即可。
指示灯也可以设置为单色指示灯，为了表征一个时钟的正常状态和异常状态，此时一个时钟可以设置两个指示灯，一个指示灯可以为红色，用于表示时钟异常状态；另一个指示灯可以为绿色，用于表示时钟正常状态。
当然除此之外，考虑时钟的异常状态可以包括时钟停振或时钟频率异常两种情况。因此针对于时钟异常状态，可以设置两个指示灯。此时一个时钟可以对应三个指示灯，一个指示灯可以为红色，用于表示时钟停振状态；一个指示灯可以为黄色，用于表示时钟频率异常；一个指示灯可以为绿色，用于表示时钟正常状态。
通过在设备前面板上设置指示灯，可以有效的提示现场工作人员时钟的故障情况，以便于工作人员及时进行时钟的故障处理。
在本发明实施例中，管理部件14可以在接收到控制器13传输的故障信息的情况下，通过人机交互界面展示故障信息。
图2为本发明实施例提供的一种设置告警方式的时钟电路切换系统的结构示意图，系统包括时钟发生部件11、时钟切换部件12、控制器13、管理部件14和告警部件15。时钟发生部件11可以产生时钟信号。控制器13可以检测当前时钟的工作状态，在当前时钟异常时控制时钟切换部件12可以实现时钟发生部件11中时钟的切换。控制器13可以在检测到当前时钟异常时，向管理部件14传输告警信息，管理部件14可以控制告警部件15开启与故障信息的类型匹配的告警模式。
时钟发生部件11包括多个时钟的情况下，在当前时钟出现异常时，可以将之前未被调用过的时钟切换为主时钟。考虑到实际应用中，会存在之前出现异常的时钟未被及时更换，而当前时钟又出现异常的情况，在该种情况下，如果切换为之前出现异常的时钟，此时时钟仍无法正常工作，会导致系统业务的中断。
针对于该种情况，控制器13可以每向时钟切换部件12下发一次切换信号，则将时钟调用次数加一，初始状态下时钟调用次数为一。
在第一时钟信号与频偏值均满足设定的异常条件的情况下，控制器13可以先判断时钟调用次数是否小于时钟发生部件包含的时钟总数。
在时钟调用次数小于时钟发生部件包含的时钟总数的情况下，说明时钟发生部件11中仍包含未被调用的正常时钟，此时可以向时钟切换部件12下发切换信号。
在时钟调用次数大于或等于时钟发生部件包含的时钟总数的情况下，说明时钟发生部件11中除当前时钟外所有剩余时钟都已经被调用过，此时可能存在所有被调用的时钟出现故障后仍未被更换的情况，此时可以向管理部件14传输时钟不可用的告警信息，以便于工作人员及时检测时钟发生部件11中各时钟的运行情况，对出现故障的时钟及时进行更换。
在本发明实施例中，通过统计时钟调用次数，可以便于控制器13及时了解时钟发生部件11中各时钟的调用情况。基于时钟调用次数可以反映出时钟发生部件11中出现故障的时钟个数，从而在所有时钟都被调用后可以及时向管理部件14传输告警信息，以便于工作人员及时对故障的时钟进行更换，降低所有时钟故障对系统运行造成的影响。
在实际应用中，当工作人员完成时钟的更换后，可以通过管理部件14的人机交互界面输入时钟修复成功的提示信息，此时管理部件14可以将该提示信息下发至控制器13，控制器13可以在接收到管理部件14下发的时钟修复成功的提示信息的情况下，按照提示信息携带的时钟修复成功个数，调整时钟调用次数的取值。
举例说明，假设时钟发生部件11包含了4个时钟，分别为时钟a、时钟b、时钟c和时钟d，初始状态下时钟a作为主时钟进行工作，时钟调用次数为1。当时钟a出现故障时，可以切换为时钟b作为主时钟进行工作，此时调用次数为2。依次类推，当时钟b出现故障时，可以切换为时钟c作为主时钟进行工作，此时调用次数为3。当时钟c出现故障时，可以切换为时钟d作为主时钟进行工作，此时调用次数为4。当时钟d出现故障时，此时调用次数4等于时钟总数4，由于不确定之前被调用过的时钟是否修复好，所以此时控制器13可以向管理部件14传输时钟不可用的告警信息，以便于工作人员及时检测时钟发生部件11中各时钟的运行情况，对出现故障的时钟及时进行更换。
当工作人员对故障时钟进行更换后即时钟修复成功，工作人员可以通过管理部件14的人机交互界面输入时钟修复成功的提示信息。假设，工作人员对时钟a、时钟b和时钟c均进行了更换，时钟修复成功个数为3，此时可以将时钟调用次数减3，假设时钟调用次数为4，则调整后的时钟调用次数为1。
在实际应用中，控制器13也可以在时钟调用次数大于1或者大于设定阈值的情况下，向管理部件14传输时钟修改的提示信息，以便于工作人员及时对故障的时钟进行更换，从而有效的保证时钟发生部件11中一直有可用的时钟，从而保证系统业务的不间断。
在本发明实施例中，为了对当前时钟的工作状态进行评估，控制器13可以对当前时钟产生的第一时钟信号进行采样，对参考时钟产生的第二时钟信号进行采样，将采样后离散化的数字信号进行比较，从而确定当前时钟工作是否正常。为了便于区分不同的数字信号，可以将第一时钟信号对应的数字信号称作第一数字信号，将第二时钟信号对应的数字信号称作第二数字信号。
在本发明实施例中，控制器13可以采用FPGA，可以在FPGA中设置时钟频率检测器（Clock Frequency Detector，CFD），通过CFD实现对当前时钟的异常检测。在实际应用中，FPGA可以采样得到的第一数字信号和第二数字信号存储至数据寄存器中，例如，可以将第一数字信号存储至DATA1，将第二数字信号存储至DATA0。CFD可以从数据寄存器中读取数字信号进行分析。
在实际应用中，控制器13可以按照设定的采样频率对第一时钟信号和第二时钟信号进行采样。
在本发明实施例中，控制器13可以获取当前时钟的累计工作时长；查询工作时长和采样频率的对应关系，以确定出与累计工作时长匹配的目标采样频率；按照目标采样频率对第一时钟信号和第二时钟信号进行采样。
工作时长和采样频率的对应关系中工作时长越长对应的采样频率可以越高。
随着当前时钟工作时长的增加，当前时钟出现异常的概率会逐渐增加，因此在当前时钟的工作时长较长的情况下，可以增大对时钟信号采样的频率，从而可以在更短的时间内对当前时钟的工作状态进行评估，从而提升时钟异常状态检测的及时性。
当数字信号的数据量较少时，基于数字信号对时钟工作状态进行评估的准确率偏低，因此在本发明实施例中，为了准确的评估当前时钟的工作状态，可以设置数量阈值，用于对当采用的数字信号的数据量进行评估。
控制器13可以判断第一数字信号以及第二数字信号的数据量是否均达到数量阈值。
在第一数字信号以及第二数字信号的数据量均达到数量阈值的情况下，可以执行根据第一数字信号和第二数字信号，确定出时钟发生部件11与参考时钟的频偏值的步骤。
在具体实现中，控制器13可以将第一数字信号与第二数字信号相乘，以得到混合信号；从混合信号中提取出频率偏差信号；对频率偏差信号进行快速傅里叶变换，以确定出频率偏差点；根据频率偏差点与采样点数，确定出频偏值。
混合信号中包含有高频率分量和频率偏差信号，在实际应用中，控制器13可以利用低通滤波器从混合信号中提取出频率偏差信号。
在对频率偏差信号进行快速傅里叶变换时，可以将采样点数作为横坐标，快速傅里叶变换的运行结果作为纵坐标，从而得到以采样点数为横坐标，快速傅里叶变换的运行结果为纵坐标的冲激函数。
冲激函数的最大值对应着频率偏差点，因此可以将运行结果最大取值对应的采样点数作为频率偏差点。
举例说明，第一数字信号的离散化表达式为：；第二数字信号的离散化表达式为：/>；其中，/>表示第一数字信号，/>表示第二数字信号，w 1表示当前时钟对应的角速度，w 0表示参考时钟对应的角速度，n表示采样点数，/>表示相移，/>属于固定参数。
通过将和/>作乘积运算，可以得到含有两个频率分量的混合信号，即；其中，/>表示混合信号，/>表示含有频率偏差的分量即频率偏差信号，/>表示高频率分量。
对当前时钟进行工作状态的评估的目标是获取频率偏差的分量，因此经过低通滤波器（LF）可以得到频率偏差信号/>。在实际应用中，可以将频率偏差信号存储至数据寄存器DATA3中，以便于后续调用。
通过对进行快速傅里叶变换（FFT）、取最值运算便可以获取到当前时钟和参考时钟的频率偏差。由于DATA3是一个正弦函数，故在进行FFT运算后会得到一个冲激函数，该冲击函数以采样点数为横坐标，FFT运算结果为纵坐标。取最值运算后，函数纵轴的最大值对应的横坐标点n 1。n 1即为频率偏差点。
假设，采样点数为n，FPGA的采样频率为f 0，频率偏差点为n 1，则当前时钟和参考时钟的频率偏差可由/>计算，即当前时钟的频偏值为/>。
在确定出频偏值之后，可以判断第一时钟信号与频偏值是否均满足设定的异常条件。异常条件可以包括第一数字信号的取值为常数，频偏值大于标准频偏值。其中，常数指的是取值不会发生变化的数据。
当为常数，说明当前时钟出现了停振；当/>不为常数，并且/>，其中/>表示标准频偏值，说明当前时钟的频偏超出规定范围，即当前时钟频率异常。
在本发明实施例中，多路复用器的总路数与时钟发生部件11包含的时钟个数匹配。在时钟发生部件11包括第一时钟和第二时钟的情况下，时钟切换部件12可以为二选一时钟复用器。
控制器13与时钟切换部件12的通道切换控制信号引脚连接，用于向通道切换控制信号引脚输入高电平，以控制第一时钟作为主时钟；向通道切换控制信号引脚输入低电平，以控制第二时钟作为主时钟。
图3为本发明实施例提供的一种基于时钟电路的故障冗余切换电路图，图3中从左至右依次为时钟发生部件11的电路图、时钟切换部件12的电路图、控制器13的电路图，以及控制器13所连接的管理部件14和告警部件15。图3是以管理部件14采用基板管理控制器。告警部件15采用发光二极管（Light-Emitting Diode，LED）实现灯光告警为例。
图3中时钟发生部件11是以包括两个时钟为例，可以将上侧的时钟电路称作主时钟，下侧的时钟电路称作备用时钟。主时钟和备用时钟发生电路采用晶体和负载电容组合实现。其中，Y1是主时钟的晶体（主晶体），C1、C2分别是主时钟的负载电容; Y2是备用时钟的晶体（备晶体），C3、C4分别是备用时钟的负载电容。主晶体和备晶体会在外加负载电容的作用下产生特定时钟信号，并通过时钟切换部件12连接到控制器13。主时钟信号记为IN1和OUT1；备用时钟信号记为IN2和OUT2。
时钟切换部件12可以采用二选一MUX实现。二选一MUX可以采用74CBTLV3257PW。表1为时钟切换部件中各引脚的信号说明，系统电源正常供电时，默认状态下，S和OE_N由于R1和R2的作用，S为低电平（S=0），此时OUT=IN1（IN=IN1，OUT=OUT1），即主时钟电路接入到控制器13。当主时钟发生异常时，S为高电平（S=1），此时OUT=IN2（IN=IN2，OUT=OUT2），即备用时钟电路接入到控制器13。控制器13通过控制S的高低电平即可实现主备用时钟的电路切换。
表1 时钟切换部件中各引脚的信号说明表
图3中控制器13是以FPGA为例，在FPGA中内置时钟频偏检测模块（DSP）。时钟频偏检测模块以数字低通滤波（LF）和快速傅里叶算法（FFT）为基础，实现对主时钟工作状态的检测。通过将T 1和T 0作乘积运算可以得到含有两个频率分量的混合信号，经由LF可以得到高频率分量，再经由FFT处理，取最值运算便可以获取到当前时钟和参考时钟的频率偏差。将频率偏差与标准频偏值进行比较，可以确定时钟是否异常。
故障信息可以由内部DSP上报至FPGA，并存储到的FPGA内部寄存器。当程序计算结果判定主时钟发生异常（频率异常/停振）时，异常信息上报FPGA以进行异常情况处理。反之，程序重复运行实时检测主时钟。
当FPGA收到主时钟异常信息时，FPGA通过控制S输出高电平（S=1），启动用备用时钟电路。此时，FPGA中的DSP开始重新检测备用时钟频率。同时，FPGA将检测的故障信息通过信号（IO_3和IO_4）发送给管理部件14。其中，IO_3和IO_4分别为主时钟和备用时钟故障信号；默认状态下：IO_3=IO_4=1。
管理部件14可以采用BMC。BMC实时检测FPGA传送的IO_3和IO_4的电平状态，根据电平状态，通过人机交互界面输出故障信息，并发送信号控制告警部件15。
故障信息定义如下：（1）正常：IO_3=1，IO_4=1。（2）主时钟异常：IO_3=0，IO_4=1。（3）备用时钟异常：IO_3=1，IO_4=0。（4）主和备用时钟异常：IO_3=0，IO_4=0。
告警部件15可以为设置在设备前面板的LED灯。管理部件14通过点亮前面板LED方式以提醒现场工作人员进行故障处理。不同的LED颜色对应故障信息如下：(1)正常：主时钟LED绿灯，备用时钟LED绿灯 (2)主时钟异常：主时钟LED红灯，备用时钟LED绿灯 (3)备用时钟异常：主时钟LED绿灯，备用时钟LED红灯 (4)主和备用时钟异常：主时钟LED红灯，备用时钟LED红灯。
通过时钟电路的故障冗余电路设计，在时钟电路发生故障时，可保障系统和业务的不间断运行；同时，根据可视化的故障信息，实现故障的快速排查和定位。
由上述技术方案可以看出，时钟电路的切换系统包括时钟发生部件、时钟切换部件和控制器；其中，时钟发生部件包括至少两个时钟；控制器中内置参考时钟。时钟切换部件分别与时钟发生部件以及控制器连接，用于采集时钟发生部件产生的第一时钟信号，并将第一时钟信号传输至控制器。控制器用于接收时钟切换部件传输的第一时钟信号；基于第一时钟信号和参考时钟产生的第二时钟信号，确定出时钟发生部件与参考时钟的频偏值；在第一时钟信号与频偏值均满足设定的异常条件的情况下，说明时钟发生部件中当前时钟出现了异常，为了保证时钟发生部件的正常工作，此时控制器可以向时钟切换部件下发切换信号。时钟切换部件接收控制器下发的切换信号，根据切换信号控制时钟发生部件由当前时钟切换为备用时钟；其中，备用时钟为时钟发生部件中除当前时钟外剩余的所有时钟的任意一个时钟。本发明的有益效果在于，通过在时钟发生部件中设置至少两个时钟，控制器基于第一时钟信号和频偏值，可以识别出当前时钟的工作状态。在当前时钟出现异常时，可以由时钟切换部件控制时钟发生部件由当前时钟切换为备用时钟，从而保证系统业务的平稳运行，提升了系统运行的稳定性。
图4为本发明实施例提供的一种时钟电路的切换方法的流程图，该方法包括：
S401：接收时钟切换部件传输的第一时钟信号。
时钟发生部件可以包括至少两个时钟，在当前时钟出现异常时，能够由另一个时钟替代其工作，保证服务器上业务的不中断。时钟切换部件用于完成时钟信号的选择。
第一时钟信号指的是当前工作的时钟产生的时钟信号。初始状态下，会指的选择一路时钟作为主时钟，主时钟作为当前工作的时钟，其它时钟作为备用时钟，处于备用状态。
S402：基于第一时钟信号和参考时钟产生的第二时钟信号，确定出时钟发生部件与参考时钟的频偏值。
控制器中可以内置一个时钟，可以将该时钟称作参考时钟。通过参考时钟可以对当前工作的时钟的工作状态进行评估。
S403：在第一时钟信号与频偏值均满足设定的异常条件的情况下，向时钟切换部件下发切换信号，以便于时钟切换部件根据切换信号控制时钟发生部件由当前时钟切换为备用时钟。
其中，备用时钟为时钟发生部件中除当前时钟外剩余的所有时钟的任意一个时钟。
在一些实施例中，基于第一时钟信号和参考时钟产生的第二时钟信号，确定出时钟发生部件与参考时钟的频偏值包括：
对第一时钟信号和第二时钟信号进行采样，以得到第一数字信号和第二数字信号；
根据第一数字信号和第二数字信号，确定出时钟发生部件与参考时钟的频偏值。
在一些实施例中，在第一时钟信号与频偏值均满足设定的异常条件的情况下，向时钟切换部件下发切换信号包括：
判断第一数字信号是否为常数；
在第一数字信号为常数的情况下，向时钟切换部件下发切换信号；
在第一数字信号不为常数的情况下，判断频偏值是否大于标准频偏值；
在频偏值大于标准频偏值的情况下，向时钟切换部件下发切换信号。
在一些实施例中，还包括：
在第一数字信号为常数的情况下，向管理部件传输时钟停振的故障信息；
在第一数字信号不为常数并且频偏值大于标准频偏值的情况下，向管理部件传输时钟频率异常的故障信息。
在一些实施例中，在时钟发生部件包括两个时钟的情况下，控制器的第一输出引脚与管理部件的第一输入引脚连接；控制器的第二输出引脚与管理部件的第二输入引脚连接；
向管理部件传输故障信息包括：
在第一时钟的第一数字信号为常数，或者第一数字信号不为常数并且频偏值大于标准频偏值的情况下，控制第一输出引脚输出低电平，以便于管理部件在检测到第一输入引脚为低电平的情况下，展示第一时钟故障的告警信息。
在一些实施例中，还包括：
每向时钟切换部件下发一次切换信号，则将时钟调用次数加一；其中，初始状态下时钟调用次数为一；
在第一时钟信号与频偏值均满足设定的异常条件的情况下，向时钟切换部件下发切换信号之前还包括：
在第一时钟信号与频偏值均满足设定的异常条件的情况下，判断时钟调用次数是否小于时钟发生部件包含的时钟总数；
在时钟调用次数小于时钟发生部件包含的时钟总数的情况下，执行向时钟切换部件下发切换信号的步骤；
在时钟调用次数大于或等于时钟发生部件包含的时钟总数的情况下，向管理部件传输时钟不可用的告警信息。
在一些实施例中，还包括：
在接收到管理部件下发的时钟修复成功的提示信息的情况下，按照提示信息携带的时钟修复成功个数，调整时钟调用次数的取值。
在一些实施例中，在根据第一数字信号和第二数字信号，确定出时钟发生部件与参考时钟的频偏值之前，还包括：
判断第一数字信号以及第二数字信号的数据量是否均达到数量阈值；
在第一数字信号以及第二数字信号的数据量均达到数量阈值的情况下，执行根据第一数字信号和第二数字信号，确定出时钟发生部件与参考时钟的频偏值的步骤。
在一些实施例中，根据第一数字信号和第二数字信号，确定出时钟发生部件与参考时钟的频偏值包括：
将第一数字信号与第二数字信号相乘，以得到混合信号；
从混合信号中提取出频率偏差信号；
对频率偏差信号进行快速傅里叶变换，以确定出频率偏差点；
根据频率偏差点与采样点数，确定出频偏值。
在一些实施例中，从混合信号中提取出频率偏差信号包括：
利用低通滤波器从混合信号中提取出频率偏差信号。
在一些实施例中，对频率偏差信号进行快速傅里叶变换，以确定出频率偏差点包括：
将频率偏差信号进行快速傅里叶变换，得到以采样点数为横坐标，快速傅里叶变换的运行结果为纵坐标的冲激函数；
将运行结果最大取值对应的采样点数作为频率偏差点。
在一些实施例中，在时钟发生部件包括第一时钟和第二时钟的情况下，时钟切换部件为二选一时钟复用器；控制器与时钟切换部件的通道切换控制信号引脚连接；
向时钟切换部件下发切换信号包括：
向通道切换控制信号引脚输入高电平，以控制第一时钟作为主时钟；
或者向通道切换控制信号引脚输入低电平，以控制第二时钟作为主时钟。
在一些实施例中，对第一时钟信号和第二时钟信号进行采样，以得到第一数字信号和第二数字信号包括：
按照设定的采样频率对第一时钟信号和第二时钟信号进行采样。
在一些实施例中，按照设定的采样频率对第一时钟信号和第二时钟信号进行采样包括：
获取当前时钟的累计工作时长；
查询工作时长和采样频率的对应关系，以确定出与累计工作时长匹配的目标采样频率；
按照目标采样频率对第一时钟信号和第二时钟信号进行采样。
图4所对应实施例中特征的说明可以参见图1所对应实施例的相关说明，这里不再一一赘述。
由上述技术方案可以看出，控制器接收时钟切换部件传输的第一时钟信号。基于第一时钟信号和参考时钟产生的第二时钟信号，确定出时钟发生部件与参考时钟的频偏值。在第一时钟信号与频偏值均满足设定的异常条件的情况下，说明时钟发生部件中当前时钟出现了异常，为了保证时钟发生部件的正常工作，此时控制器可以向时钟切换部件下发切换信号，以便于时钟切换部件根据切换信号控制时钟发生部件由当前时钟切换为备用时钟。本发明的有益效果在于，通过在时钟发生部件中设置至少两个时钟，控制器基于第一时钟信号和频偏值，可以识别出当前时钟的工作状态。在当前时钟出现异常时，可以由时钟切换部件控制时钟发生部件由当前时钟切换为备用时钟，从而保证系统业务的平稳运行，提升了系统运行的稳定性。
图5为本发明实施例提供的一种时钟电路的切换装置的结构示意图，包括接收单元51、确定单元52和切换单元53；
接收单元51，用于接收时钟切换部件传输的第一时钟信号；
确定单元52，用于基于第一时钟信号和参考时钟产生的第二时钟信号，确定出时钟发生部件与参考时钟的频偏值；
切换单元53，用于在第一时钟信号与频偏值均满足设定的异常条件的情况下，向时钟切换部件下发切换信号，以便于时钟切换部件根据切换信号控制时钟发生部件由当前时钟切换为备用时钟；其中，备用时钟为时钟发生部件中除当前时钟外剩余的所有时钟的任意一个时钟。
在一些实施例中，确定单元包括采样子单元和频偏确定子单元；
采样子单元，用于对第一时钟信号和第二时钟信号进行采样，以得到第一数字信号和第二数字信号；
频偏确定子单元，用于根据第一数字信号和第二数字信号，确定出时钟发生部件与参考时钟的频偏值。
在一些实施例中，切换单元包括第一判断子单元、下发子单元和第二判断子单元；
第一判断子单元，用于判断第一数字信号是否为常数；
第二判断子单元，用于在第一数字信号不为常数的情况下，判断频偏值是否大于标准频偏值；
下发子单元，用于在第一数字信号为常数，或者在频偏值大于标准频偏值的情况下，向时钟切换部件下发切换信号。
在一些实施例中，还包括传输单元；
传输单元，用于在第一数字信号为常数的情况下，向管理部件传输时钟停振的故障信息；在第一数字信号不为常数并且频偏值大于标准频偏值的情况下，向管理部件传输时钟频率异常的故障信息。
在一些实施例中，在时钟发生部件包括两个时钟的情况下，控制器的第一输出引脚与管理部件的第一输入引脚连接；控制器的第二输出引脚与管理部件的第二输入引脚连接；
传输单元用于在第一时钟的第一数字信号为常数，或者第一数字信号不为常数并且频偏值大于标准频偏值的情况下，控制第一输出引脚输出低电平，以便于管理部件在检测到第一输入引脚为低电平的情况下，展示第一时钟故障的告警信息。
在一些实施例中，还包括累加单元、次数判断单元和告警单元；
累加单元，用于每向时钟切换部件下发一次切换信号，则将时钟调用次数加一；其中，初始状态下时钟调用次数为一；
次数判断单元，用于在第一时钟信号与频偏值均满足设定的异常条件的情况下，向时钟切换部件下发切换信号之前，判断时钟调用次数是否小于时钟发生部件包含的时钟总数；在时钟调用次数小于时钟发生部件包含的时钟总数的情况下，触发下发子单元执行向时钟切换部件下发切换信号的步骤；
告警单元，用于在时钟调用次数大于或等于时钟发生部件包含的时钟总数的情况下，向管理部件传输时钟不可用的告警信息。
在一些实施例中，还包括调整单元；
调整单元，用于在接收到管理部件下发的时钟修复成功的提示信息的情况下，按照提示信息携带的时钟修复成功个数，调整时钟调用次数的取值。
在一些实施例中，还包括数量判断单元；
数量判断单元，用于判断第一数字信号以及第二数字信号的数据量是否均达到数量阈值；在第一数字信号以及第二数字信号的数据量均达到数量阈值的情况下，触发频偏确定子单元执行根据第一数字信号和第二数字信号，确定出时钟发生部件与参考时钟的频偏值的步骤。
在一些实施例中，频偏确定子单元用于将第一数字信号与第二数字信号相乘，以得到混合信号；从混合信号中提取出频率偏差信号；对频率偏差信号进行快速傅里叶变换，以确定出频率偏差点；根据频率偏差点与采样点数，确定出频偏值。
在一些实施例中，频偏确定子单元用于利用低通滤波器从混合信号中提取出频率偏差信号。
在一些实施例中，频偏确定子单元用于将频率偏差信号进行快速傅里叶变换，得到以采样点数为横坐标，快速傅里叶变换的运行结果为纵坐标的冲激函数；将运行结果最大取值对应的采样点数作为频率偏差点。
在一些实施例中，在时钟发生部件包括第一时钟和第二时钟的情况下，时钟切换部件为二选一时钟复用器；控制器与时钟切换部件的通道切换控制信号引脚连接；
下发子单元用于向通道切换控制信号引脚输入高电平，以控制第一时钟作为主时钟；或者向通道切换控制信号引脚输入低电平，以控制第二时钟作为主时钟。
在一些实施例中，采样子单元用于按照设定的采样频率对第一时钟信号和第二时钟信号进行采样。
在一些实施例中，采样子单元用于获取当前时钟的累计工作时长；查询工作时长和采样频率的对应关系，以确定出与累计工作时长匹配的目标采样频率；按照目标采样频率对第一时钟信号和第二时钟信号进行采样。
图5所对应实施例中特征的说明可以参见图1所对应实施例的相关说明，这里不再一一赘述。
由上述技术方案可以看出，控制器接收时钟切换部件传输的第一时钟信号。基于第一时钟信号和参考时钟产生的第二时钟信号，确定出时钟发生部件与参考时钟的频偏值。在第一时钟信号与频偏值均满足设定的异常条件的情况下，说明时钟发生部件中当前时钟出现了异常，为了保证时钟发生部件的正常工作，此时控制器可以向时钟切换部件下发切换信号，以便于时钟切换部件根据切换信号控制时钟发生部件由当前时钟切换为备用时钟。本发明的有益效果在于，通过在时钟发生部件中设置至少两个时钟，控制器基于第一时钟信号和频偏值，可以识别出当前时钟的工作状态。在当前时钟出现异常时，可以由时钟切换部件控制时钟发生部件由当前时钟切换为备用时钟，从而保证系统业务的平稳运行，提升了系统运行的稳定性。
可以理解的是，如果上述实施例中的时钟电路的切换方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对目前技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
基于此，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述时钟电路的切换方法的步骤。
以上对本发明实施例所提供的一种时钟电路的切换系统、方法、装置和计算机可读存储介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
以上对本发明所提供的一种时钟电路的切换系统、方法、装置和计算机可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (22)
1.一种时钟电路的切换系统，其特征在于，包括时钟发生部件、时钟切换部件和控制器；其中，所述时钟发生部件包括至少两个时钟；所述控制器中内置参考时钟；
所述时钟切换部件分别与所述时钟发生部件以及所述控制器连接，用于采集所述时钟发生部件产生的第一时钟信号，并将所述第一时钟信号传输至所述控制器；接收所述控制器下发的切换信号，根据所述切换信号控制所述时钟发生部件由当前时钟切换为备用时钟；其中，所述备用时钟为所述时钟发生部件中除当前时钟外剩余的所有时钟的任意一个时钟；
所述控制器，用于接收所述时钟切换部件传输的所述第一时钟信号；基于所述第一时钟信号和所述参考时钟产生的第二时钟信号，确定出所述时钟发生部件与所述参考时钟的频偏值；在所述第一时钟信号与所述频偏值均满足设定的异常条件的情况下，向所述时钟切换部件下发切换信号，以完成所述时钟发生部件中时钟的切换。
2.根据权利要求1所述的时钟电路的切换系统，其特征在于，所述控制器用于对所述第一时钟信号和所述第二时钟信号进行采样，以得到第一数字信号和第二数字信号；根据所述第一数字信号和所述第二数字信号，确定出所述时钟发生部件与所述参考时钟的频偏值。
3.根据权利要求2所述的时钟电路的切换系统，其特征在于，所述控制器用于判断所述第一数字信号是否为常数；在所述第一数字信号为常数的情况下，向所述时钟切换部件下发切换信号；在所述第一数字信号不为常数的情况下，判断所述频偏值是否大于标准频偏值；在所述频偏值大于标准频偏值的情况下，向所述时钟切换部件下发切换信号。
4.根据权利要求3所述的时钟电路的切换系统，其特征在于，所述控制器与管理部件连接，用于在所述第一数字信号为常数的情况下，向所述管理部件传输时钟停振的故障信息；在所述第一数字信号不为常数并且所述频偏值大于标准频偏值的情况下，向所述管理部件传输时钟频率异常的故障信息。
5.根据权利要求4所述的时钟电路的切换系统，其特征在于，所述控制器与所述管理部件连接的引脚个数与所述时钟发生部件包括的时钟个数相同。
6.根据权利要求5所述的时钟电路的切换系统，其特征在于，在所述时钟发生部件包括两个时钟的情况下，所述控制器的第一输出引脚与所述管理部件的第一输入引脚连接；所述控制器的第二输出引脚与所述管理部件的第二输入引脚连接；
所述控制器用于在第一时钟的所述第一数字信号为常数，或者所述第一数字信号不为常数并且所述频偏值大于标准频偏值的情况下，控制所述第一输出引脚输出低电平；
所述管理部件，用于在检测到所述第一输入引脚为低电平的情况下，展示所述第一时钟故障的告警信息。
7.根据权利要求4所述的时钟电路的切换系统，其特征在于，所述管理部件与告警部件连接，用于在接收到所述控制器传输的故障信息的情况下，控制所述告警部件开启与所述故障信息的类型匹配的告警模式。
8.根据权利要求7所述的时钟电路的切换系统，其特征在于，所述告警部件为设置在设备前面板的指示灯；所述管理部件用于在接收到所述控制器传输的时钟停振的故障信息的情况下，控制所述告警部件将当前时钟对应的指示灯切换为红灯；在接收到所述控制器传输的时钟频率异常的故障信息的情况下，控制所述告警部件将当前时钟对应的指示灯切换为黄灯。
9.根据权利要求4所述的时钟电路的切换系统，其特征在于，所述管理部件在接收到所述控制器传输的故障信息的情况下，通过人机交互界面展示所述故障信息。
10.根据权利要求4所述的时钟电路的切换系统，其特征在于，所述控制器用于每向所述时钟切换部件下发一次切换信号，则将时钟调用次数加一，初始状态下所述时钟调用次数为一；在所述第一时钟信号与所述频偏值均满足设定的异常条件的情况下，判断所述时钟调用次数是否小于所述时钟发生部件包含的时钟总数；在所述时钟调用次数小于所述时钟发生部件包含的时钟总数的情况下，向所述时钟切换部件下发切换信号；在所述时钟调用次数大于或等于所述时钟发生部件包含的时钟总数的情况下，向所述管理部件传输时钟不可用的告警信息。
11.根据权利要求10所述的时钟电路的切换系统，其特征在于，所述控制器用于在接收到所述管理部件下发的时钟修复成功的提示信息的情况下，按照所述提示信息携带的时钟修复成功个数，调整所述时钟调用次数的取值。
12.根据权利要求2所述的时钟电路的切换系统，其特征在于，所述控制器用于判断所述第一数字信号以及所述第二数字信号的数据量是否均达到数量阈值；在所述第一数字信号以及所述第二数字信号的数据量均达到数量阈值的情况下，执行所述根据所述第一数字信号和所述第二数字信号，确定出所述时钟发生部件与所述参考时钟的频偏值的步骤。
13.根据权利要求12所述的时钟电路的切换系统，其特征在于，所述控制器用于将所述第一数字信号与所述第二数字信号相乘，以得到混合信号；从所述混合信号中提取出频率偏差信号；对所述频率偏差信号进行快速傅里叶变换，以确定出频率偏差点；根据所述频率偏差点与采样点数，确定出所述频偏值。
14.根据权利要求13所述的时钟电路的切换系统，其特征在于，所述控制器用于利用低通滤波器从所述混合信号中提取出频率偏差信号。
15.根据权利要求13所述的时钟电路的切换系统，其特征在于，所述控制器用于将所述频率偏差信号进行快速傅里叶变换，得到以采样点数为横坐标，快速傅里叶变换的运行结果为纵坐标的冲激函数；将运行结果最大取值对应的采样点数作为频率偏差点。
16.根据权利要求1所述的时钟电路的切换系统，其特征在于，所述时钟切换部件为多路复用器，所述多路复用器的总路数与所述时钟发生部件包含的时钟个数匹配。
17.根据权利要求16所述的时钟电路的切换系统，其特征在于，在所述时钟发生部件包括第一时钟和第二时钟的情况下，所述时钟切换部件为二选一时钟复用器；
所述控制器与所述时钟切换部件的通道切换控制信号引脚连接，用于向所述通道切换控制信号引脚输入高电平，以控制第一时钟作为主时钟；向所述通道切换控制信号引脚输入低电平，以控制第二时钟作为主时钟。
18.根据权利要求2所述的时钟电路的切换系统，其特征在于，所述控制器用于按照设定的采样频率对所述第一时钟信号和所述第二时钟信号进行采样。
19.根据权利要求18所述的时钟电路的切换系统，其特征在于，所述控制器用于获取当前时钟的累计工作时长；查询工作时长和采样频率的对应关系，以确定出与所述累计工作时长匹配的目标采样频率；按照所述目标采样频率对所述第一时钟信号和所述第二时钟信号进行采样。
20.一种时钟电路的切换方法，其特征在于，包括：
接收时钟切换部件传输的第一时钟信号；
基于所述第一时钟信号和参考时钟产生的第二时钟信号，确定出时钟发生部件与所述参考时钟的频偏值；
在所述第一时钟信号与所述频偏值均满足设定的异常条件的情况下，向所述时钟切换部件下发切换信号，以便于所述时钟切换部件根据所述切换信号控制所述时钟发生部件由当前时钟切换为备用时钟；其中，所述备用时钟为所述时钟发生部件中除当前时钟外剩余的所有时钟的任意一个时钟。
21.一种时钟电路的切换装置，其特征在于，包括接收单元、确定单元和切换单元；
所述接收单元，用于接收时钟切换部件传输的第一时钟信号；
所述确定单元，用于基于所述第一时钟信号和参考时钟产生的第二时钟信号，确定出时钟发生部件与所述参考时钟的频偏值；
所述切换单元，用于在所述第一时钟信号与所述频偏值均满足设定的异常条件的情况下，向所述时钟切换部件下发切换信号，以便于所述时钟切换部件根据所述切换信号控制所述时钟发生部件由当前时钟切换为备用时钟；其中，所述备用时钟为所述时钟发生部件中除当前时钟外剩余的所有时钟的任意一个时钟。
22.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求20所述时钟电路的切换方法的步骤。
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