KR19980041640A - Synchronization and Output Method of High Precision Visual Synchronizer Using Ground Position Measurement System (GPS) - Google Patents
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Abstract
본 발명은 GPS 위성으로부터 수신되는 1PPS에 정밀시각발진회로에서 출력되는 주클럭을 고성능의 마이크로 프로세서 유니트(MPU)에서 프로그램적으로 정확히 동기시켜 출력되도록 하는 지상위치측정 시스템을 이용한 고정밀 시각 동기장치의 동기 및 출력방법에 관한 것이다.The present invention synchronizes a high-precision time synchronizer using a ground position measuring system to programmatically and accurately synchronize a main clock output from a precision visual oscillation circuit to a 1PPS received from a GPS satellite in a high performance microprocessor unit (MPU). And an output method.
이를 위하여 GPS수신기로부터 1PPS의 시각신호가 수신되는지를 감지하고, 이 수신된 1PPS의 시각신호가 첫 번째인지를 판단하는 단계, 상기 단계에서 첫 번째 1PPS가 아닐 경우 MPU에 내장된 제 1, 제 2 타이머카운터를 0으로 초기화한 후 동기과정을 완료하는 단계, 상기 단계에서 첫 번째 1PPS로 판단되는 시점부터 제 1, 제 2 타이머카운터에서 10MHz의 주클럭을 계수하는 단계, 1PPS 기간동안 제 1, 제 2 타이머카운트에서 계수된 클럭수가 천만번 인지를 판단하는 단계, 상기 단계에서 계수된 값이 천만번이 아닐 경우 계수된 클럭수가 보정가능한 범위인지를 판단하는 단계, 상기 단계에서 보정가능한 범위를 벗어난 것으로 판단되면 알람을 송출하고 동기과정을 완료하는 단계, 상기 단계 에서 계수된 클럭수가 보정가능한 범위내에 있을 경우 제 1, 제 2 롬에 저장된 보정테이블에서 해당 보정값을 읽어들이는 단계, 상기 단계에서 읽어들인 보정테이블 값을 D/A변환기로 출력하는 단계로 구성된다.To this end, detecting whether a 1PPS visual signal is received from the GPS receiver, and determining whether the received 1PPS visual signal is the first one, and if the first 1PPS is not the first 1PPS in the step, the first and the second embedded in the MPU. Initializing the timer counter to 0 and completing the synchronization process; counting the primary clock of 10 MHz in the first and second timer counters from the time when it is determined as the first 1 PPS in the step; Determining whether the number of clocks counted in the timer count is 10 million times; determining whether the counted clock number is within a correctable range when the counted value is not 10 million times; Sending an alarm and completing the synchronization process, storing in the first and second ROM when the number of clocks counted in the step is within the correctable range And reading out the correction value from the corrected correction table, and outputting the correction table value read in the step to the D / A converter.
Description
본 발명은 지상위치측정 시스템(GPS:Grobal Positioning System: 이하 GPS라칭함)을 이용한 고정밀 시각 동기장치 및 그 제어방법에 관한것으로서, 특히 GPS 위성으로부터 수신되는 1PPS와 정밀시각발진회로에서 출력되는 소정의 주파수를 고성능의 마이크로 프로세서 유니트(MPU)에서 프로그램적으로 정확히 동기시켜 출력되도록 하는 지상위치측정 시스템을 이용한 고정밀 시각 동기장치의 동기 및 출력방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high precision time synchronization device and a control method thereof using a ground positioning system (GPS), and in particular, a predetermined output from a 1PPS received from a GPS satellite and a precision visual oscillation circuit. The present invention relates to a synchronization and output method of a high-precision time synchronizer using a ground position measuring system that outputs a frequency programmatically synchronized in a high performance microprocessor unit (MPU).
본 발명에서 서술되는 고정밀 시각동기장치는 응용분야가 상당히 광범위한 것으로 이동통신분야, 전력시스템, 계측학, 분산처리시스템 및 광통신망등에서도 적용되는 것으로, 그 중에서도 가장 활용범위가 높은 이동 통신분야와 전력시스템 분야에 대해 기술적 적용범위를 살펴보면 다음과 같다.The high-precision visual synchronization device described in the present invention has a wide range of applications, and is applicable to the mobile communication field, power system, metrology, distributed processing system, and optical communication network. The technical scope of the system field is as follows.
첫번째로, 국내에서도 현재 통용될 예정인 개인통신 서비스(PCS:Personal Communications Service) 등에서 사용되는 부호분할 다원접속(CDMA:Code Division Multiple Access)의 기지국에 탑재하는 경우이며, 부호분할 다원접속을 이용한 이동통신의 경우 고정밀의 시각동기는 필수적이다.First, it is installed in a base station of code division multiple access (CDMA) used in PCS (Personal Communications Service), which is currently expected to be used in Korea, and mobile communication using code division multiple access. In this case, high-precision visual synchronization is essential.
가령 예를들어 통신중에 한곳에서 다른 곳으로 사용자가 이동할 경우 해당하는 두 기지국 사이에 시스템이 동기가 이루어지지 않으면 접속해제 등의 치명적인 오류를 발생시킬 우려가 있을 뿐만아니라, 부호분할 다원접속 통신을 비롯한 무선 이동통신의 사용자수는 해마다 기하급수적으로 증가하는 추세이므로 그 중요성은 매우 높다.For example, if a user moves from one place to another during communication, if the system is not synchronized between the two base stations, it may cause a fatal error such as disconnection, as well as code division multiple access communication. The number of users of wireless mobile communication is increasing exponentially every year, so the importance is very high.
따라서 현재 국내의 경우 각 이동 통신마다 프로토콜상의 문제로 표준이 정해져있지 않으므로 통신방식에 따라 별도의 기지국 설치가 불가피하므로 이에 대한 대비가 필요하며, 대부분의 고정밀 시각 동기장치들은 부호분할 다원접속을 비롯한 시분할 다원접속(TDMA:Time Division Multiple Access), 무선호출기(Paging) 등의 통신시장을 겨냥해 개발이 이루어지고 있다.Therefore, in Korea, standards are not set for each mobile communication as a matter of protocol. Therefore, it is necessary to prepare a separate base station according to the communication method, so it is necessary to prepare for this. Most high-precision time synchronizers include time division including code division multiple access. Developments are being made for the telecommunication markets such as Time Division Multiple Access (TDMA) and Paging.
두 번째로, 전력공급에 관계된 시스템에 정밀 시각 동기장치를 탑재할 수 있으며, 가장 일반적인 것으로 서로 떨어진 각 시스템과 사고시간에 대한 태깅/로깅 서브시스템(Tagging/ Logging Subsystem)의 동기화에 사용될 수 있다.Second, precision vision synchronizers can be installed in power-related systems, and the most common one can be used to synchronize the tagging / logging subsystems for each system and time of accident.
즉, 서로 연결된 전선들중 단선 등의 예기치 않는 상황 발생시 이런 오류를 발견하고 신속하게 대처할 수 있도록 각 시스템들의 에프티아이유(FTIU:Fault transient lnterface Unit)는 정밀하게 동기된 상태에서 타임 로깅(Time Tagging)을 수행해야만 함으로서 비교적 높은 정밀도를 지니는 시각 동기장치가 필요하며, 아울러 순차적인 제어 및 관리 데이터에 대한처리에 도움을 줄 수도 있다.That is, the interconnected wires of the unexpected situation occurs, these errors are detected quickly and can FT IU of each system to cope with unless such disconnection (FTIU: Fault transient lnterface Unit) is a time logging in a precisely synchronized state (Time Tagging) This requires a time synchronizer with a relatively high precision, and can also aid in the processing of sequential control and management data.
이외에도 전력시스템에서는 스카다(SCADA:Supervisory Control And Data Acquisition)시스템의 알티유(RTU:Remote Terminal Unit)나 전력시스템의 안정적인 제어 등 다양한 분야에 적용된다.In addition, the power system is applied to various fields such as RTU (Remote Terminal Unit) of SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) system and stable control of power system.
따라서 전술한 바와같은 분야에 적용되는 고정밀 시각 동기장치는, 미표준세계협정시(UTC:Universal Time Coordinated)의 기준시각이 필요하게 되며, 이러한 기준 시각신호는 GPS위성으로부터 수신하게 된다.Therefore, the high-precision time synchronizer applied to the above fields requires a reference time in Universal Time Coordinated (UTC), and the reference time signal is received from a GPS satellite.
즉, GPS위성으로부터 송출되는 1PPS(Pulse Per Second) 시각신호는 위성 자체내에 탑재된 2개의 세슘 원자시계 및 2개의 루비듐 원자시계를 통하여 미표준세계협정시 시각을 기준으로 송출된다.That is, a 1PPS (Pulse Per Second) time signal transmitted from a GPS satellite is transmitted based on the time of the US Standard World Coordinated Time through two cesium atomic clocks and two rubidium atomic clocks mounted in the satellite itself.
이와같은 종래 GPS위성으로부터 송출되는 1PPS를 이용한 정밀시각 동기장치를 살펴보면 다음과 같다.Looking at the precise time synchronization device using the 1PPS transmitted from the conventional GPS satellites as follows.
〈종래기술 1〉<Prior Art 1>
도 1의 (가)는 휴렛패커드사의 스마트클럭(SmartClock) 기술을 이용하여 시각동기장치를 구성한 것으로, 저가격의 발진기를 참조신호로 처리함과 동시에 GPS위성의 1PPS를 외부 신호로서 결합하여 고정밀 및 저가격을 동시에 이룩한 것으로서, 외부 참조신호인 1PPS가 수신 불가능한 상태인 홀드오버(Holdover) 모드의 경우 이미 정상적인 상태에서 예측되어진 값으로 오류 허용성을 제공하는 형태를 띠고 있으며, 동작 방식은 발진기와 1PPS의 외부 참조신호를 마이크로프로세서가 비교하여 오류값을 발진기에 되돌려주므로서 발진기의 주파수를 조절하여 정밀도를 향상시킨 것이다.Figure 1 (a) is composed of a time synchronization device using Hewlett Packard's SmartClock technology, processing a low-cost oscillator as a reference signal and combines the GPS satellite 1PPS as an external signal, high precision and low price At the same time, in the case of Holdover mode, in which the external reference signal 1PPS is incapable of receiving, the error tolerance is provided to a value already predicted in a normal state, and the operation method is the external of the oscillator and the 1PPS. The microprocessor compares the reference signal and returns the error value to the oscillator to improve the accuracy by adjusting the oscillator frequency.
〈종래기술 2〉〈Private Technology 2〉
도 1의 (나)는 종래기술 1과는 달리 보다 휴렛패커드사의 향상된 기법으로 각 주파수간의 등시성을 향상시키기 위한 등시성유지블록을 독립시킨 형태이며, 이 방식은 적어도 하루 이내에서는 1×10-10이내까지 주파수를 조절할 수 있으므로 GPS 클럭과 루비듐이나 고품질의 수정발진기를 결합시킬 경우 세슘의 성능에 접근할 정도의 안정도를 획득할 수 있으며, 등시성 유지블록을 담당하는 부분이 주파수중계기이다.Figure 1 (b) is a form of independent isochronous maintenance block for improving the isochronism between each frequency in the improved technique of Hewlett-Packard's company, unlike the prior art 1, this method is within 1 × 10 -10 within at least one day Because the frequency can be adjusted up to, combining GPS clock with rubidium or high-quality crystal oscillator can achieve stability enough to approach cesium's performance, and the part of the isochronous maintenance block is the frequency repeater.
〈종래기술 3〉<Prior Art 3>
도 1 의 (다)는 또다른 종래기술인 다텀(DATUM)회사의 피알에스(PRS: Primary Reference Systems)에 관한 것으로, 기존의 이동통신 시장보다 에이티엠(ATM: Asynchronous Transfer Mode)와 같은 네트워크 시장 및 유선 혹은 무선통신망을 위한 제품이며, 휴렛패커드사의 HP55300A 기종과 유사한 형태이다.Figure 1 (c) of another prior art DATUM (PRS: Primary Reference Systems) relates to the network market, such as ATM (Asynchronous Transfer Mode) than the conventional mobile communication market and It is a product for wired or wireless communication network, and is similar to Hewlett-Packard's HP55300A.
즉, 다텀(DATUM)회사의 피알에스(PRS)는 주클럭 발진기 부분을 루비듐 뿐만아니라 수정발진기를 혼합시켜 사용하며, 외부참조 수신신호로 GPS를 적용하는 형태로 신뢰도가 높은 장점이 있다.In other words, DATUM's PRS (PRS) uses the main clock oscillator portion not only rubidium but also a crystal oscillator, and uses GPS as an external reference reception signal.
이와같은 도 1의 (가) 내지 (다)에 도시된 종래 시각 동기장치는, 시각동기 및 등시성 유지를 주로 하드웨어적으로 의존하고 있어 시스템 자체의 구성이 복잡할 뿐만아니라 이로 인해 제품자체의 부피가 매우 커지며, 또한 가격면에서 상당히 고가를 유지하게 되어 보편화되지 못함은 물론, 정밀도에 있어 많은 편차를 가짐으로서 시각 동기장치로서의 신뢰성이 저하되는 문제점이 발생되는 것이다.Such a conventional time synchronizer shown in FIGS. 1A to 1D mainly relies on hardware to maintain time synchronization and isochronousness, which not only complicates the system itself but also increases the volume of the product itself. It becomes very large and also maintains a high price in terms of price. Therefore, it is not universalized, and there is a problem of deterioration in reliability as a visual synchronizer by having a large variation in precision.
본 발명은 상기와 같은 제반사항의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고정밀의 마이크로 프로세서 유니트에서 설정된 프로그램에 의해 정밀시각발진회로에서 발생되는 10MHz의 주클럭을 GPS위성으로부터 송출되는 1PPS에 정확히 동기시킬 수 있도록하는 지상위치측정 시스템을 이용한 고정밀 시각 동기장치의 동기방법을 제공하는데 본 발명의 목적이 있는 것이다.The present invention is to solve the above problems, so that the 10MHz main clock generated in the precision time oscillation circuit by the program set in the high-precision microprocessor unit can be accurately synchronized to 1PPS transmitted from the GPS satellites. It is an object of the present invention to provide a synchronization method of a high-precision visual synchronizer using a ground position measuring system.
본 발명의 다른 목적은, 마이크로 프로세서 유니트에 내장된 타이머카운터에서 주클럭을 정확히 계수하고, 이 계수값을 읽어들여 1PPS에 10MHz가 정확히 동기될 때 출력이 이루어질 수 있도록하는 지상위치측정 시스템을 이용한 고정밀 시각 동기장치의 출력방법을 제공하는데 본 발명의 목적이 있는 것이다.Another object of the present invention is to accurately count the main clock in the timer counter built in the microprocessor unit, and read the count value so that the output can be made when 10 MHz is precisely synchronized to 1PPS. It is an object of the present invention to provide an output method of a time synchronizer.
이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고정밀 시각 동기장치의 동기방법은, GPS수신기로부터 1PPS의 시각신호가 수신되는지를 감지하고, 이 수신된 1PPS의 시각신호가 첫 번째인지를 판단하는 단계, 상기 단계에서 첫 번째 1PPS가 아닐 경우 MPU에 내장된 제 1, 제 2 타이머카운터를 0으로 초기화한 후 동기과정을 완료하는 단계, 상기 단계에서 첫 번째 1PPS로 판단되는 시점부터 제 1, 제 2 타이머카운터에서 10MHz의 주클럭을 계수하는 단계, 1PPS 기간동안 제 1, 제 2 타이머카운트에서 계수된 클럭수가 천만번 인지를 판단하는 단계, 상기 단계에서 계수된 값이 천만번이 아닐 경우 계수된 클럭수가 보정가능한 범위인지를 판단하는 단계, 상기 단계에서 보정가능한 범위를 벗어난 것으로 판단되면 알람을 송출하고 동기과정을 완료하는 단계, 상기 단계 에서 계수된 클럭수가 보정가능한 범위내에 있을 경우 제 1, 제 2 롬에 저장된 보정테이블에서 해당 보정값을 읽어들이는 단계, 상기 단계에서 읽어들인 보정테이블 값을 D/A변환기로 출력하는 단계로 구성된다.The synchronization method of the high-precision time synchronization device according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of: detecting whether a time signal of 1PPS is received from the GPS receiver, and determining whether the received 1PPS time signal is the first, When the first 1PPS is not the first 1PPS in this step, the step of initializing the first and second timer counters embedded in the MPU to 0 and completing the synchronization process, the first and second timers from the time point determined as the first 1PPS in the step Counting the main clock of 10 MHz in the counter; determining whether the number of clocks counted in the first and second timer counts during the 1PPS period is 10 million times; and if the value counted in the step is not 10 million times, the counted clock number can be corrected. Determining whether the range is within a range; if it is determined that the range is out of the correctable range, sending an alarm and completing a synchronization process; Reading the correction value from the correction table stored in the first and second ROM when the number of clocks counted is within the correctable range, and outputting the correction table value read in the step to the D / A converter. do.
또한 본 발명에 따른 고정밀 시각 동기장치의 출력방법은, 시스템이 동작되면 상기 MPU에서 10MHz의 주클럭이 입력될 때 마다 내장된 제 1 타이머카운터를 1씩 증가시키는 단계, 상기 단계 후 제 1 타이머카운터에서 계수된 주클럭의 펄스수가 오만회인지를 판단하는 단계, 상기 단계에서 주클럭의 펄스수가 오만회로 판단될 경우 제 2 타이머카운터를 1씩 증가하고, 제 1 타이머카운터를 0으로 초기화시킨 후 다시 주클럭을 계수하는 단계, 상기 단계 후 제 2 타이머카운터의 계수된 값을 읽어들여 계수된 값이 이백회인지를 판단하는 단계, 상기 단계에서 제 2 타이머카운터의 계수된 값이 이백회일 경우 1PPS에 주클럭이 동기됨을 인지하여 제 1, 제 2 타이머카운터를 초기화시키는 단계, 상기 단계 후 1PP와 10MHz를 출력드라이브를 통해 출력시키는 단계로 이루어진다.In addition, the output method of the high-precision time synchronizer according to the present invention, when the system is operated, increasing the built-in first timer counter by one each time a 10MHz main clock is input from the MPU, after the first timer counter Determining whether the number of pulses of the main clock counted by is 50,000 times; in the step, if the number of pulses of the main clock is determined to be 50,000 cycles, the second timer counter is increased by 1, and the first timer counter is initialized to 0 and then again. Counting the main clock, reading the counted value of the second timer counter after the step, and determining whether the counted value is two hundred times; in the step, if the counted value of the second timer counter is two hundred times, Recognizing that the main clock is synchronized, initializing the first and second timer counters, and outputting 1PP and 10 MHz through the output drive after the step. It is.
도 1의 (가) 내지 (다)는 종래 시각 동기장치의 구성도.1A to 1C are schematic diagrams of a conventional time synchronizer.
도 2는 본 발명에 따른 시각 동기장치의 전체 블록도.2 is an overall block diagram of a time synchronizer according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 시각 동기장치인 주제어부의 상세회로도.3 is a detailed circuit diagram of a main control unit which is a time synchronization device according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 시각 동기장치인 정밀시각발진회로의 상세도.4 is a detailed view of a precise time oscillation circuit as a time synchronization device according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 시각 동기장치인 리셋 및 디스플레이부의 상세도.5 is a detailed view of a reset and display unit which is a time synchronizer according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 시각 동기장치인 출력드라이브회로의 상세도.6 is a detailed view of an output drive circuit as a time synchronizer according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 시각 동기장치의 전체 동작흐름도.7 is an overall operation flow chart of the time synchronizer according to the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 시각 동기장치의 각단 타이밍도.8 is a timing diagram of each stage of the time synchronization device according to the present invention;
도 9는 본 발명에 따른 시각동기장치의 동기시키는 과정을 도시한 흐름도.9 is a flowchart illustrating a process of synchronizing the time synchronization device according to the present invention.
도 10은 본 발명에 따른 시각동기장치의 출력과정을 도시한 흐름도.10 is a flowchart illustrating an output process of the time synchronization device according to the present invention.
〈도면의주요부분에대한부호의설명〉〈Description of the symbols for the main parts of the drawings〉
10 : 안테나 20 : GPS수신기10: antenna 20: GPS receiver
30 : 리셋 및 디스플레이부 31 : 리셋스위치30: reset and display unit 31: reset switch
32 : 리셋회로 33 : 드라이브회로32: reset circuit 33: drive circuit
34 : 표시부 40 : 정밀시각발진회로34: display unit 40: precision time oscillation circuit
41 : D/A 변환기 42 : 가변전압발진기(VCO)41: D / A converter 42: variable voltage oscillator (VCO)
50 : 주제어부 51 : 마이크로 프로세서 유니트(MPU)50: main controller 51: microprocessor unit (MPU)
52, 53 : 제 1, 제 2 롬(ROM) 54, 55 : 제 1, 제 2 램(RAM)52, 53: 1st, 2nd ROM (ROM) 54, 55: 1st, 2nd RAM
56 : 칩셀렉터 57, 59 : 제 1, 제 2 타이머카운터56: chip selector 57, 59: 1st, 2nd timer counter
70 : 출력드라이브 71, 72 : 제 1, 제 2 출력부70: output drive 71, 72: first and second output unit
73 : 통신인터페이스 100 : GPS위성73: communication interface 100: GPS satellites
도 2는 본 발명에 따른 지상위치측정 시스템을 이용한 고정밀 시간동기장치의 블록도로서, GPS위성(100)으로부터 방사되는 시각신호를 수신하는 안테나(10)의 일측에는 수신된 시각신호를 1초당 하나의 펄스(이하 1PPS(Pulse Per Second)라함)를 출력하고, 이 1PPS의 수신여부 및 백-업 전압검출 그리고 년.월.일에 관한 데이터를 출력하는 GPS수신기(20)가 접속되어 있다.2 is a block diagram of a high-precision time synchronization device using a ground position measuring system according to the present invention, one side of the antenna 10 receiving the time signal emitted from the GPS satellite 100, one received time signal per second A GPS receiver 20 which outputs a pulse (hereinafter referred to as 1PPS (Pulse Per Second)) and outputs data on whether or not the 1PPS has been received, back-up voltage detection and year, month and date is connected.
또한, 상기 GPS수신기(20)의 출력측에는 시스템 전체를 소정의 프로그램에 의해 제어하고 정밀시각발진회로(40) 및 GPS수신기(20)의 출력을 조합.계수.보정하여 1PPS에 10MHz를 정확히 동기시켜 출력하는 주제어부(50)가 연결된다.In addition, on the output side of the GPS receiver 20, the entire system is controlled by a predetermined program, and the outputs of the precision time oscillation circuit 40 and the GPS receiver 20 are combined and counted and corrected to precisely synchronize 10 MHz to 1 PPS. An output main controller 50 is connected.
그리고, 주제어부(50)의 일측 출력단에는 시스템전체를 초기화시키고 GPS로부터 시각신호가 수신되는지의 여부와, 1PPS가 정상적으로 출력되는지의 여부를 램프로 점등시켜 표시하고, 시스템 이상 발생시 경보를 발생하는 리셋 및 디스플레이부(30)가 접속된다.In addition, one output terminal of the main controller 50 initializes the entire system and displays whether or not a time signal is received from the GPS and whether 1PPS is normally output by lighting a lamp, and resets to generate an alarm when a system abnormality occurs. And a display unit 30 are connected.
또한, 상기 주제어부(50)의 타측 출력단에는 서로 동기된 1PPS와 10MHz의 주파수를 출력하고 하나 이상의 통신포트를 구비하여 외부의 다른 장치와 통신이 가능한 출력드라이브(70)가 연결되며, 상기 주제어부(50)의 일측 입력단에는 10MHz의 주클럭을 일정하게 출력시키는 정밀시각발진회로(40)가 접속되어 구성된다.In addition, the other output terminal of the main control unit 50 outputs 1PPS and a frequency of 10MHz synchronized with each other and is provided with at least one communication port is connected to the output drive 70 that can communicate with other external devices, the main control unit One input terminal of 50 is connected with a precision time oscillation circuit 40 for constantly outputting a main clock of 10 MHz.
도 3은 본 발명에 따른 GPS를 이용한 고정밀 시각동기장치인 주제어부(50)의 상세회로도로서, 시스템 전체를 제어하고 정밀시각발진회로(40) 및 GPS수신기(20)의 출력을 조합.계수.보정하여 1PPS와 주클럭의 10MHz를 정확히 동기 및 출력시키는 마이크로 프로세서 유니트(이하 MPU라함)(51)가 구비되고, 이 MPU(51)의 내부에는 1PPS 동안 정밀시각발진회로(40)로부터 출력되는 10MHz의 주클럭을 계수하는 제 1 및 제 2 타이머카운터(57)(58)가 내장되어 있다.3 is a detailed circuit diagram of the main controller 50, which is a high-precision visual synchronization device using GPS according to the present invention, which controls the entire system and combines the outputs of the precision visual oscillation circuit 40 and the GPS receiver 20. A microprocessor unit (hereinafter referred to as MPU) 51 for correcting and accurately synchronizing and outputting 1 PPS and 10 MHz of the main clock is provided. The MPU 51 has a 10 MHz output from the precision time oscillation circuit 40 for 1 PPS. The first and second timer counters 57, 58 for counting the main clocks of are built in.
또한 상기 MPU(51)의 일측에는 시스템의 전체제어 프로그램과 정확한 동기가 이루어질 수 있도록 보정테이블 값이 저장되어 있는 제 1 및 제 2 롬(52)(53)이 연결된다.In addition, one side of the MPU 51 is connected to the first and second ROMs 52 and 53 which store correction table values so that accurate synchronization with the entire control program of the system can be achieved.
그리고, 상기 MPU(51)의 타측단에는 시스템 동작도중에 필요한 데이터를 저장 및 읽기 위한 제 1 및 제 2 램(54)(55)이 접속되고, MPU(51)의 일측 출력단에는 상기 제 1, 제 2 롬(52)(53)과 제 1, 제 2 램(54)(55)을 각각 인에이블시키는 칩셀렉터(56)가 연결되어 이루어진다.The other end of the MPU 51 is connected with first and second RAMs 54 and 55 for storing and reading data required during system operation, and the first and second ends of the MPU 51 are connected to one end of the MPU 51. The chip selectors 56 for enabling the two ROMs 52 and 53 and the first and second RAMs 54 and 55 are connected to each other.
도 4는 본 발명에 따른 시각 동기장치인 정밀시각발진회로(40)의 상세도로서, 상기 MPU(51)의 일측 입력단에는 인가전압에 따라 주파수가 가변 출력되는 가변전압발진기(42)가 접속되고, 상기 가변전압발진기(42)의 입력단과 MPU(51)의 출력단사이에는 가변전압발진기(42)에서 출력되는 주클럭이 10MHz가되도록 MPU(51)로부터 전송되는 보정 테이타값을 아날로그로 변환하여 가변전압발진기(42)에 인가하는 D/A변환기(41)가 접속되어 구성된다.4 is a detailed view of the precision time oscillation circuit 40 which is a time synchronization device according to the present invention, and a variable voltage oscillator 42 having a variable frequency output according to an applied voltage is connected to one input terminal of the MPU 51. Between the input terminal of the variable voltage oscillator 42 and the output terminal of the MPU 51, the correction data value transmitted from the MPU 51 is converted to analog so that the main clock output from the variable voltage oscillator 42 is 10 MHz. The D / A converter 41 applied to the voltage oscillator 42 is connected and comprised.
도 5는 본 발명에 따른 GPS를 이용한 고정밀 시각동기장치인 리셋 및 디스플레이부(30)의 상세회로도로서, MPU(51)의 일측 입력단에는 스위치(31) 접속에 따라 시스템전체를 초기화시키는 리셋회로(32)가 연결되고, MPU(51)의 출력단에는 드라이브회로(33)를 통해 다수의 LED와 알람으로 이루어져 GPS위성(100)으로부터의 시각신호 수신여부와, 1PPS의 정상적인 출력여부, 시스템 이상 발생시 알람을 발생하는 표시부(34)가 접속되어 구성된다.5 is a detailed circuit diagram of the reset and display unit 30, which is a high-precision time synchronization device using GPS according to the present invention, wherein an input terminal of one side of the MPU 51 initializes the entire system in accordance with the connection of the switch 31 ( 32) is connected, and the output terminal of the MPU 51 is composed of a plurality of LEDs and alarms through the drive circuit 33, whether or not to receive the visual signal from the GPS satellite 100, the normal output of 1PPS, alarm when a system error occurs The display part 34 which generate | occur | produces this is connected and comprised.
도 6는 본 발명에 따른 GPS를 이용한 고정밀 시각 동기장치인 출력드라이브회로(70)의 상세회로도로서, MPU(51)의 출력단에 1PPS와 10MHz를 각각 출력시키는 제 1 및 제 2 출력부(71)(72)가 연결되고, 외부와 각종 통신을 할수 있는 하나 이상의 통신인터페이스(73)가 접속되어 이루어진다.6 is a detailed circuit diagram of an output drive circuit 70, which is a high-precision time synchronization device using GPS according to the present invention, wherein the first and second output units 71 output 1PPS and 10MHz to the output terminal of the MPU 51, respectively. 72 is connected and one or more communication interfaces 73 capable of various types of communication with the outside are connected.
여기서 상기 제 1, 제 2 출력부(71)(72)는 각각 제 1, 제 2 노어게이트(NOR1)(NOR2)로 이루어지며, 1PPS는 제 1 노어게이트(NOR1)일측단에, 10MHz는 제 2 노어게이트(NOR2)에 각각 인가되고, 상기 제 1, 제 2 노어게이트(NOR1) (NOR2)의 타측단에는 MPU(51)로부터 인에이블신호가 인가되도록 구성되어 있다.Here, the first and second output units 71 and 72 are formed of first and second NOR gates NOR1 and NOR2, respectively, 1PPS at one end of the first NOR gate NOR1, and 10 MHz The NOR2 is applied to each of the two NOR gates, and an enable signal is applied from the MPU 51 to the other ends of the first and second NOR gates NOR1 and NOR2.
도 7은 본 발명에 따른 GPS를 이용한 고정밀 시각 동기장치의 전체 동작흐름도이며, 도 8은 본 발명에 따른 GPS를 이용한 고정밀 시각 동기장치의 입출력 타이밍도이다.7 is an overall operation flowchart of the high precision time synchronizer using GPS according to the present invention, and FIG. 8 is an input / output timing diagram of the high precision time synchronizer using GPS according to the present invention.
그리고 도 9는 본 발명에 따른 시각 동기장치에서 동기시키는 과정을 도시한 흐름도이고, 도 10은 본 발명에 따른 시각 동기장치에서 1PPS와 10MHz를 출력하는 과정을 도시한 흐름도이다..9 is a flowchart illustrating a process of synchronizing in the time synchronizer according to the present invention, and FIG. 10 is a flowchart illustrating a process of outputting 1PPS and 10 MHz in the time synchronizer according to the present invention.
이와같이 이루어진 본 발명의 작용과정을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the present invention made as described above are as follows.
먼저 본 발명의 전체적인 동작개요를 도 2에 의해 설명하면, GPS위성(100)의 1PPS 시각신호는 위성 자체내에 탑재된 2개의 세슘 원자시계와 2개의 루비듐 원자시계를 통하여 미표준세계협정시 시각을 기준으로 송출된다.First, the overall operation of the present invention will be described with reference to FIG. 2, the 1PPS time signal of the GPS satellite 100 provides the time of the US Standard World Coordinated Time through two cesium atomic clocks and two rubidium atomic clocks mounted in the satellite itself. It is sent out as a standard.
따라서 GPS위성(100)에서 송출되는 시각신호는 안테나(10)를 통하여 GPS수신기(20)로 전송됨으로서 1PPS를 출력함과 동시에 GPS위성(100)으로부터 송출되는 시각신호의 수신여부 및 백-업 전압검출, 그리고 년.월.일에 관한 각각의 데이터를 주제어부(50)로 출력되는 한편, 정밀시각발진회로(40)로부터 10MHz의 주클럭이 출력되어 주제어부(50)로 전송하게 된다.Therefore, the time signal transmitted from the GPS satellite 100 is transmitted to the GPS receiver 20 through the antenna 10, thereby outputting 1PPS and receiving or not receiving the time signal transmitted from the GPS satellite 100. Each data relating to the detection and the year, month, and day is outputted to the main controller 50, while the main clock of 10 MHz is output from the precision time oscillator circuit 40 to be transmitted to the main controller 50.
한편, 상기 주제어부(50)에서 GPS수신기(20)로부터 전송되는 1PPS와 정밀시각발진회로(40)로부터 전송되는 10MHz 주클럭의 입력상태에 따라 도 7에 도시된 일련의 프로그램을 수행하여 순차 제어함과 동시에 조합, 계수, 보정함으로서 1PPS에 10MHz를 정확히 동기시킨 후 1PPS와 10MHz를 각각 출력하게 된다.On the other hand, the main controller 50 performs a series of programs according to the input state of the 1PPS transmitted from the GPS receiver 20 and the 10MHz main clock transmitted from the precision visual oscillation circuit 40 to sequentially control At the same time, by combining, counting, and calibrating, 1PPS and 10MHz are accurately synchronized, and then 1PPS and 10MHz are output.
따라서, 주제어부(50)에서 1PPS에 10MHz가 정확히 동기되어 출력되고, 이 동기된 1PPS와 10MHz 각각의 주파수는 출력드라이브(70)를 통해 출력되는 한편, 주제어부(50)에서는 1PPS와 10MHz의 신호가 정상적으로 출력될 경우 리셋 및 디스플레이부(30)에 제어신호를 보내어 해당 LED를 점등시킴과 동시에 GPS위성(100)으로부터의 시각신호 수신여부시 해당 LED점등 및 시스템 이상 발생시 알람을 송출하게 된다.Therefore, 10 MHz is accurately synchronized with 1 PPS at the main controller 50, and the frequency of each of the synchronized 1 PPS and 10 MHz is output through the output drive 70, while at the main controller 50, the signals of 1 PPS and 10 MHz are output. When is normally output is reset and sends a control signal to the display unit 30 to turn on the corresponding LED and at the same time, when receiving a visual signal from the GPS satellite 100, the corresponding LED light and an alarm when a system error occurs.
그러므로 주제어부(50)에 의해 정확히 동기되어 출력되는 1PPS와 10MHz 가 부호분할 다원접속(CDMA)의 이동통신의 기지국에 제공될 경우 각 기지국별로 모두 시각동기가 일어나게되어 기지국에서 다른 기지국으로 이동되는 통화중의 단말기가 통신이 두절되는 현상이 제거되는 것이다.Therefore, when 1PPS and 10MHz, which are accurately synchronized by the main controller 50, are provided to the base station of the mobile communication of the code division multiple access (CDMA), time synchronization occurs for each base station, and the call is moved from the base station to another base station. The disconnection of the terminal during communication is eliminated.
상기와 같은 개요로 동작되는 본 발명에 따른 GPS를 이용한 고정밀 시각 동기장치의 동작과정을 도 2 내지 도 8에의해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.The operation of the high-precision time synchronizer using GPS according to the present invention operated as outlined above will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 8 as follows.
먼저 시스템에 전원이 공급되면 주제어부(50)인 MPU(51)에서 시스템을 초기화(S1)시킨 다음 자체 진단모드를 실행(S2)하여 시스템의 이상유무를 테스트하게 된다.First, when power is supplied to the system, the main controller 50 initializes the system in the MPU 51 (S1), and then executes a self-diagnosis mode (S2) to test whether there is an abnormality of the system.
이때 시스템에 이상이 없는 것으로 판단(S3)되면 GPS위성(100)으로부터 시각신호(1PPS)가 수신되기 전까지 정밀시각발진회로(40)로부터 출력되는 주클럭인10MHz를 이용하여 1PPS를 발생시키는 준비상태(S4)에 있게되는 한편, 자체진단모드 실행 후 시스템에 이상이 있는 것으로 판단될 경우 도 5에 도시된 리셋 및 디스플레이부(30)의 드라이브회로(33)에 제어신호를 보내어 표시부(34)에 내장된 알람을 송출하는 시스템 초기과정(L1)을 수행하게 된다.At this time, if it is determined that there is no abnormality in the system (S3), the ready state for generating 1PPS using 10MHz, the main clock output from the precision time oscillation circuit 40 until the time signal 1PPS is received from the GPS satellite 100. On the other hand, when it is determined that there is an error in the system after executing the self-diagnosis mode, the control signal is sent to the drive circuit 33 of the reset and display unit 30 shown in FIG. 5 to the display unit 34. The system initial procedure (L1) for transmitting the built-in alarm is performed.
이러한 상태에서 전술한 바와같이 GPS위성(100) 자체내에 탑재된 2개의 세슘 원자시계와 2개의 루비듐 원자시계를 통하여 미표준세계협정시(UTC) 시각을 기준으로 송출되고, 이 송출된 시각신호는 안테나(10)를 거쳐 GPS수신기(20)로 전송된다.In this state, as described above, two cesium atomic clocks and two rubidium atomic clocks mounted in the GPS satellite 100 itself are transmitted based on the Universal Time Coordinated Universal Time (UTC). The antenna 10 is transmitted to the GPS receiver 20.
한편, 상기 GPS수신기(20)는 GPS위성(100)으로부터 시각신호를 수신받아 도 8의 (가)와같은 초당 펄스를 하나씩 발생하는 1PPS를 출력함과 동시에 GPS위성(100)으로부터의 시각신호 수신여부와 백-업 전압검출, 그리고 년.월.일에 관한 각각의 데이터를 주제어부(50)로 전송한다.On the other hand, the GPS receiver 20 receives the time signal from the GPS satellite 100 and outputs 1PPS which generates one pulse per second as shown in FIG. 8A, and at the same time receives the time signal from the GPS satellite 100. Each data relating to whether or not, back-up voltage detection, and year, month, and day are transmitted to the main controller 50.
또한, 시스템에 전원이 공급되면 MPU(51)에서 도 4의 정밀시각발진회로(40)의 D/A변환기(41)에 소정의 데이터값을 보내게 되며, 이 데이터값은 아날로그로 변환되어 전압값으로 가변전압발진기(42)에 인가됨으로서 10MHz의 주클럭이 출력되고, 이는 다시 주제어부(50)로 인가된다.In addition, when power is supplied to the system, the MPU 51 sends a predetermined data value to the D / A converter 41 of the precision time oscillation circuit 40 shown in FIG. As a value is applied to the variable voltage oscillator 42, a main clock of 10 MHz is output, which is applied to the main controller 50 again.
따라서, 상기 주제어부(50)에서는 GPS수신기(20)로부터 1PPS의 시각신호가 수신되는지를 판단(S5)하게되며, 이 판단과정에서 1PPS가 수신되는 정상적인 상태로 판단되면 록(Locked)모드로 인지하여 도 5의 리셋 및 디스플레이부(30)인 드라이브회로(33)에 제어신호를 보내어 표시부(34)의 해당 LED를 점등(S6)시킴으로서 GPS위성(100)으로부터 시각신호가 수신되는 정상 상태임을 알리게 된다.Therefore, the main controller 50 determines whether a 1PPS visual signal is received from the GPS receiver 20 (S5). If it is determined that the 1PPS is normally received in the determination process, the main controller 50 recognizes the locked mode. By sending a control signal to the drive circuit 33 of the reset and display unit 30 of FIG. 5 to turn on (S6) the corresponding LED of the display unit 34 to inform that the normal state that the visual signal is received from the GPS satellite 100 do.
이때, GPS수신기(20)로부터 1PPS가 수신되는지를 판단(S5)하는 과정에서 1PPS가 수신되지 않는 상태로 판단되면 홀드오버(Holdover)모드로 인지하여 MPU (51)에서 이전의 데이터를 기준으로 클럭을 출력(S7)하는 GPS위성신호 수신과정 (L2)을 실행하게 된다.At this time, if it is determined that 1PPS is not received in the process of determining whether 1PPS is received from the GPS receiver 20 (S5), the MPU 51 clocks the previous data based on the holdover mode. GPS satellite signal receiving process (L2) to output the (S7) is performed.
한편, 상기 GPS위성신호 수신과정(L2)에서 GPS수신기(20)로부터 1PPS가 수신되는 록(Locked)모드로 판단되면 1PPS동안 정밀시각발진회로(40)에서 출력되는 10MHz의 주클럭을 MPU(51)에 내장되어 있는 제 1, 제 2 타이머카운터(57)(58)로서 계수(S8)하여 1PPS 동안 주클럭이 정확하게 천만번 계수됨이 판단(S9)되면 1PPS에 10MHz가 정확히 동기되었음을 인지하게 된다.On the other hand, if it is determined that the locked mode in which the 1PPS is received from the GPS receiver 20 in the GPS satellite signal reception process L2, the MPU 51 outputs the 10MHz main clock output from the precision time oscillation circuit 40 for 1PPS. When the first clock is counted as the second timer counters 57 and 58, it is determined that the main clock is correctly counted 10 million times during 1PPS (S9), and it is recognized that 10MHz is correctly synchronized to 1PPS.
따라서 도 8의 (가)에 도시된 1PPS와 (나)에 도시된 10MHz를 각각 출력함과 동시에 도 5의 리셋 및 디스플레이부(30)인 드라이브회로(33)에 제어신호를 보내어 표시부(34)의 해당 LED를 점등(S10)시킴으로서 1PPS에 10MHz가 정확히 동기되어 출력됨을 표시하게 된다.Accordingly, the display unit 34 outputs 1PPS shown in FIG. 8A and 10MHz shown in FIG. 8B, and sends control signals to the drive circuit 33, which is the reset and display unit 30 of FIG. By lighting the corresponding LED of (S10), it indicates that 10MHz is correctly synchronized with 1PPS.
그러나 MPU(51)에 내장된 제 1, 제 2 타이머카운터(57)(58)에 의한 계수단계(S9)를 진행할 때 1PPS 동안 주클럭이 정확하게 천만번 계수되지 않을경우 1PPS동안에 정밀시각발진회로(40)로부터 출력되는 주클럭이 정확히 10MHz가 되지 않은것으로 판단하여 도 4에서와 같이 가변전압발진기(42)의 출력주파수를 증감시키기 위한 데이터를 D/A변환기(41)로 출력(S11)시키게 된다.However, when the main clock is not counted correctly 10 million times for 1 PPS when the counting step S9 is performed by the first and second timer counters 57 and 58 built in the MPU 51, the precision time oscillation circuit 40 is performed during 1 PPS. As shown in FIG. 4, the main clock outputted from the reference signal is not exactly 10 MHz, and the data for increasing or decreasing the output frequency of the variable voltage oscillator 42 is output to the D / A converter 41 (S11).
그러므로 상기 D/A변환기(41)는 MPU(51)에서 출력되는 디지탈신호를 아날로그로신호의 전압값으로 변환 출력하게되며, 이 변환된 전압값이 가변전압발진기(42)에 인가됨으로서 입력전압에 비례한 출력주파수를 증감하게 되고, 이 증감된 출력주파수는 다시 MPU(51)로 공급되어 1PPS동안 가변전압발진기(42)에서 출력되는 주클럭을 계수하는 도 7의 계수단계(S8)로 복귀하는 동기 및 출력과정(L3)을 실행함으로서 가변전압발진기(42)의 주클럭을 항시 일정한 10MHz로 유지시킬수 있는 것이다.Therefore, the D / A converter 41 converts and outputs the digital signal output from the MPU 51 to the voltage value of the analog signal, and the converted voltage value is applied to the variable voltage oscillator 42 so as to be applied to the input voltage. The proportional output frequency is increased or decreased, and the increased or decreased output frequency is supplied to the MPU 51 to return to the counting step S8 of FIG. 7 which counts the main clock output from the variable voltage oscillator 42 for 1 PPS. By executing the synchronization and output process L3, the main clock of the variable voltage oscillator 42 can be maintained at a constant 10 MHz at all times.
한편, 도 3에서의 제 1, 제 2 롬(52)(53)은 전술한 상기의 과정을 실행할수 있는 프로그램과 이 저장되고, 1PPS에 10MHz를 정확히 동기시킬 수 있도록 보정테이블 값이 저장되어 있으며, MPU(51)에서는 상기 제 1, 제 2 롬(52)(53)에 저장된 프로그램과 보정테이블 값을 순차적으로 읽어들여 1PPS에 10MHz를 정확히 동기 및 보정시킬수 있게 한 것이다.Meanwhile, the first and second ROMs 52 and 53 in FIG. 3 store a program capable of executing the above-described process and a correction table value so that 10 MHz can be accurately synchronized to 1 PPS. In this case, the MPU 51 reads programs and correction table values stored in the first and second ROMs 52 and 53 sequentially so that 10 MHz can be accurately synchronized and corrected at 1 PPS.
또한, 제 1, 제 2 램(54)(55)은 전술한 일련의 과정 수행중에 필요한 데이터를 임시적으로 저장하기 위한 것이며, 칩셀렉터(56)는 MPU(51)의 제어에 의해 프로그램 수행도중 필요한 데이터를 순차적으로 읽어들이기 위해 제 1, 제 2 롬(52)(53)과 제 1, 제 2 램(54)(55)을 선택적으로 인에이블시킬 수 있도록 한 것이다.In addition, the first and second RAMs 54 and 55 are for temporarily storing data necessary during the above-described series of processes, and the chip selector 56 is required during program execution under the control of the MPU 51. In order to sequentially read data, the first and second ROMs 52 and 53 and the first and second RAMs 54 and 55 may be selectively enabled.
여기서 도 9 내지 도 10에 의해 MPU(51)에서 1PPS와 10MHz가 정확기 동기되는 과정과, 이 동기된 두 신호가 출력되는 과정을 살펴보면 다음과 같다.9 to 10, the process of accurately synchronizing 1PPS and 10 MHz in the MPU 51 and the process of outputting the two synchronized signals will be described below.
먼저 도 9에 의해 오차보정하여 1PPS에 10MHz를 정확히 동기시키는 동기과정을 설명하면, 시스템에 전원이 공급되어 동작을 시작하면 GPS수신기(20)로부터 1PPS의 시각신호가 수신되는지를 감지하며, 수신된 시각신호가 첫 번째 1PPS인지를 판단(단계 201)하게 된다.First, a synchronization process for accurately synchronizing 10 MHz to 1 PPS by correcting an error by FIG. 9 will be described. When power is supplied to the system to start an operation, it detects whether a visual signal of 1 PPS is received from the GPS receiver 20 and is received. It is determined whether the time signal is the first 1PPS (step 201).
이때 GPS수신기(20)로부터 첫 번째로 인가되는 1PPS가 아님이 인지되면 MPU(51)에 내장되어 있는 제 1 및 제 2 타이머카운터(57)(58)를 0으로 초기화(단계 202)하여 동기과정을 완료하고, 상기 단계 201에서 첫 번째로 인가되는 1PPS로 인지되면 이 시점부터 제 1, 제 2 타이머카운터(57)(58)에서 10MHz의 주클럭을 계수(단계 203)하게 된다.At this time, if it is recognized that the first 1PPS is not applied from the GPS receiver 20, the first and second timer counters 57 and 58 built in the MPU 51 are initialized to zero (step 202). When the first 1PPS is recognized as the first PPS applied in step 201, the first and second timer counters 57 and 58 count the 10 MHz main clock (step 203).
이러한 상태에서 MPU(51)는 1PPS 기간동안 제 1, 제 2 타이머카운트(57) (58)에서 계수된 10MHz의 클럭수를 읽어들이고, 이때 읽어들인 클럭의 계수값이 천만번 인지를 판단(단계 204)하게되며, 이때 계수된 값이 천만번으로 판단되면 1PPS에 10MHz인 주클럭에 정확이 동기되었음을 인지하여 동기과정을 완료하게 된다.In this state, the MPU 51 reads the number of clocks of 10 MHz counted by the first and second timer counts 57 and 58 during the 1PPS period, and determines whether the count value of the read clock is 10 million times (step 204). At this time, if the counted value is determined to be 10 million times, the synchronization process is completed by recognizing that the primary clock is 10MHz at 1PPS.
한편, 상기 204단계에서 계수된 값이 천만번이 되지않으면 1PPS에 주클럭에 동기되지 않은것으로 판단함과 동시에 계수된 클럭수가 보정가능한 범위인지를 판단(단계 205)하고, 보정가능한 범위를 벗어난 것으로 판단되면 알람을 송출(단계 206)한 후 동기과정을 완료하게 된다.On the other hand, if the value counted in step 204 is not 10 million times, it is determined that it is not synchronized to the main clock at 1PPS, and at the same time, it is determined whether the counted clock number is within the correctable range (step 205), and it is determined that it is out of the correctable range. When the alarm is sent (step 206), the synchronization process is completed.
이때 상기 단계 205에서 계수된 클럭수가 보정가능한 범위내에 있음이 판단되면, 도 3에 도시된 주제어부(50)의 제 1, 제 2 롬(52)(53)에 저장되어 있는 보정테이블에 저장되어 있는 해당 보정값을 읽어(단계 207)들인 후 도 4에 도시된 정밀시가 발진회로(40)의 D/A변환기(41)에 보정데이터를 출력시켜 가변전압발진기(42)의 출력을 증가시킴으로서 1PPS에 10MHz의 주클럭을 정확히 동기시키게 되는 것이다.At this time, if it is determined that the number of clocks counted in step 205 is within the correctable range, it is stored in the correction table stored in the first and second ROMs 52 and 53 of the main controller 50 shown in FIG. After reading the corresponding correction value (step 207), the precision data shown in FIG. 4 is output to the D / A converter 41 of the oscillation circuit 40 to increase the output of the variable voltage oscillator 42. At 1PPS, the 10MHz main clock is synchronized exactly.
다음은 도 10에 의해 1PPS에 10MHz를 동기되어 출력되는 과정을 설명하면, 시스템에 전원이 공급되어 동작을 시작하면 MPU(51)에서는 10MHz의 주클럭이 입력될 때 마다 MPU(51)에 내장된 제 1 타이머카운터(57)를 1씩 증가(단계 301)시키게 된다.Next, a process of synchronizing and outputting 10 MHz to 1PPS will be described with reference to FIG. 10. When power is supplied to the system and starts to operate, the MPU 51 is embedded in the MPU 51 whenever a 10 MHz main clock is input. The first timer counter 57 is increased by one (step 301).
이러한 단계 301과정을 반속하여 제 1 타이머카운터(57)에서 계수된 주클럭의 펄스수가 오만회가 되었음이 판단(단계 302)되면 제 2 타이머카운터(58)를 1씩 증가시킴과 동시에 제 1 타이머카운터(57)를 0으로 초기화(단계 303)시킨 후 다시 주클럭을 계수하게 된다.If it is determined that the number of pulses of the main clock counted by the first timer counter 57 has been changed to 50,000 times by repeating the step 301 (step 302), the second timer counter 58 is increased by 1 and the first timer is increased. After initializing the counter 57 to zero (step 303), the main clock is counted again.
이 후 MPU(51)에서는 제 2 타이머카운터(58)의 계수된 값을 읽어들여 제 1 타이머카운터(57)에서 계수된 수가 이백회가 되었음이 판단(단계 304)되면 1PPS와 주클럭이 천만번 계수되어 서로 동기되었음을 인지하여 제 1, 제 2 타이머카운터(57)(58)를 모두 0으로 초기화시킴(단계 305)과 동시에 1PPS와 10MHz를 출력드라이브(70)를 통해 출력(단계 306)시키게되는 것이다.After that, the MPU 51 reads the counted value of the second timer counter 58 and determines that the number counted by the first timer counter 57 has been two hundred times (step 304). By recognizing that they are synchronized with each other, the first and second timer counters 57 and 58 are initialized to 0 (step 305), and at the same time, 1PPS and 10MHz are output through the output drive 70 (step 306). .
다음은 도 6에 의해 MPU(51)에서 정확히 동기된 1PPS와 10MHz가 출력드라이브(70)를 통해 출력되는 과정을 살펴보면 다음과 같다.Next, referring to FIG. 6, a process in which 1PPS and 10MHz accurately synchronized in the MPU 51 are output through the output drive 70 is as follows.
먼저 1PPS에 10MHz를 동기완료한 후 MPU(51)로부터 출력되는 1PPS는, 제 1 출력부(71)의 제 1 노어게이트(NOR1)의 일측단에 전송되고, 또한 10MHz는 제 2 출력부(72)인 제 2 노어게이트(NOR2)로 인가된다.First, after synchronizing 10 MHz to 1 PPS, 1 PPS output from the MPU 51 is transmitted to one end of the first NOR gate NOR1 of the first output unit 71, and 10 MHz is the second output unit 72. Is applied to the second NOR gate NOR2.
이때 MPU(51)로부터 출력시점에서 제 1, 제 2 노어게이트(NOR1)(NOR2)에 인에이블신호를 출력함으로서 서로 동기된 1PPS와 10MHz의 클럭은 제 1, 제 2 노어게이트(NOR1)(NOR2)가 인에이블된 상태에서만 출력이 이루어지게되어 1PPS와 10MHz의 출력신호들간에 시각오차를 줄여 등시성을 유지할 수 있으며, 하나 이상의 통신인터페이스(73)를 통해 외부의 다른장치와 통신이 가능토록되어 있다.At this time, the enable signal is output from the MPU 51 to the first and second NOR gates NOR1 and NOR2 so that the clocks of 1PPS and 10 MHz synchronized with each other are the first and second NOR1 NOR1 NOR2. ) Output is made only in the enabled state, so that it is possible to maintain isochronism by reducing visual error between 1PPS and 10MHz output signals, and to communicate with other external devices through one or more communication interfaces 73. .
한편, 시스템이 동작중인 상태에서 이상이 발생하거나 필요에 따라 시스템을 초기화 시킬경우 도 5의 스위치(31)를 온상태로 접속하면 리셋회로(32)가 동작되어 MPU(51)에 리셋신호를 전송함에 따라 상기 MPU(51)에서는 리셋신호를 인지하여 도 7의 시스템을 초기화하는 단계(S1)를 실행함으로서 전술한 과정을 다시 실행하게 되는 것이다.On the other hand, when an abnormality occurs in a state in which the system is in operation or when the system is initialized as necessary, the reset circuit 32 is operated by transmitting the reset signal 32 to the MPU 51 when the switch 31 of FIG. 5 is turned on. As described above, the MPU 51 recognizes the reset signal and executes the step S1 of initializing the system of FIG. 7 to execute the above-described process again.
이상에서 상술한 바와같이 본 발명은, 고정밀의 마이크로 프로세서 유니트에서 설정된 프로그램에 의해 정밀시각발진회로에서 발생되는 10MHz의 주클럭을 GPS위성으로부터 송출되는 1PPS에 정확히 동기시키고, 타이머카운터에서 주클럭을 계수한 값을 읽어들여 1PPS에 10MHz가 정확히 동기될 때 출력이 이루어질 수 있도록함으로서 정밀한 시각동기장치를 제공할 수 있는 것이다.As described above, the present invention accurately synchronizes the 10 MHz main clock generated in the precision time oscillation circuit with 1 PPS transmitted from the GPS satellites by a program set in the high precision microprocessor unit, and counts the main clock in the timer counter. It is possible to provide a precise time synchronization device by reading a value so that the output can be made when 10 MHz is synchronized to 1 PPS accurately.
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1996
- 1996-11-30 KR KR1019960061338A patent/KR100204634B1/en not_active IP Right Cessation
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