專利名稱：一種多輸入擴(kuò)展時(shí)鐘的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多路外參考輸入的擴(kuò)展時(shí)鐘裝置，它以接收到的外參考時(shí)間信號(hào)為基準(zhǔn)，輸出足夠數(shù)量、各種類(lèi)型的時(shí)間信號(hào)，滿足各種時(shí)間同步應(yīng)用的場(chǎng)合，屬于通 信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電子通信技術(shù)的迅速發(fā)展，許多行業(yè)對(duì)時(shí)間精度的要求越來(lái)越高。特別是在 通信、電力、交通、金融等領(lǐng)域，精確的時(shí)間信號(hào)是各種自動(dòng)化設(shè)備正常運(yùn)行的必要保障，毫 秒甚至微秒級(jí)的時(shí)間偏差都有可能導(dǎo)致系統(tǒng)工作異常，造成無(wú)法挽回的損失。目前針對(duì)這一問(wèn)題普遍的解決方案是建立時(shí)間同步系統(tǒng)。即通過(guò)GPS或其它衛(wèi)星 系統(tǒng)獲得絕對(duì)時(shí)間UTC (Universal Time Coordinated，世界協(xié)調(diào)時(shí))，再將該系統(tǒng)時(shí)間應(yīng)用 于各系統(tǒng)，使得該系統(tǒng)內(nèi)有時(shí)間標(biāo)記需求的設(shè)備都使用同一個(gè)時(shí)間參照體系，從而實(shí)現(xiàn)各 類(lèi)設(shè)備時(shí)間的一致。當(dāng)前應(yīng)用最成熟的是GPS衛(wèi)星對(duì)時(shí)技術(shù)。GPS是美國(guó)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，由24 顆在空間運(yùn)行的GPS衛(wèi)星和地面控制站組成。在地球表面任意地點(diǎn)、任何時(shí)間GPS衛(wèi)星信 號(hào)接收器都可收到足夠數(shù)量(至少四顆)的GPS衛(wèi)星信號(hào)。精確計(jì)算接收器所在當(dāng)前空間 位置和時(shí)間，其時(shí)間精度相對(duì)UTC時(shí)間誤差可達(dá)納秒級(jí)。GPS時(shí)鐘是一個(gè)非常精確的時(shí)間 源，絕大多數(shù)的時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)都把它作為基準(zhǔn)時(shí)間源。在一個(gè)時(shí)間同步系統(tǒng)內(nèi)，一般將直接以GPS或其它衛(wèi)星為基準(zhǔn)的時(shí)鐘稱為主時(shí) 鐘，它也是該系統(tǒng)內(nèi)的時(shí)間基準(zhǔn)。通常情況下，主時(shí)鐘所能輸出的時(shí)間信號(hào)類(lèi)型和數(shù)量都非 常有限，當(dāng)用戶有大量客戶端需要時(shí)間同步時(shí)，就需要增加擴(kuò)展時(shí)鐘。此時(shí)，擴(kuò)展時(shí)鐘接收 主時(shí)鐘的時(shí)間基準(zhǔn)，輸出各種類(lèi)型、足夠數(shù)量的時(shí)間信號(hào)到客戶端。由于大量的客戶端直接與擴(kuò)展時(shí)鐘進(jìn)行時(shí)間同步，擴(kuò)展時(shí)鐘的時(shí)間精度和可靠性 就顯得極為重要。擴(kuò)展時(shí)鐘要盡可能地采用系統(tǒng)冗余的設(shè)計(jì)思想。外參考輸入是最直接影 響擴(kuò)展時(shí)鐘精度的一個(gè)環(huán)節(jié)，如果擴(kuò)展時(shí)鐘只能接收一路外參考輸入，則一旦接收外參考 輸入的單元發(fā)生故障或外參考本身出現(xiàn)異常，擴(kuò)展時(shí)鐘的時(shí)間精度就會(huì)迅速下降。目前擴(kuò)展時(shí)鐘可從主時(shí)鐘接收到的時(shí)間信號(hào)類(lèi)型一般為B碼(即IRIG-B，一種 精度可達(dá)納秒級(jí)的數(shù)字信號(hào))。盡管對(duì)B碼的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但隨著通信技術(shù)特 別是以太網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展和普遍應(yīng)用，基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)方式NTP (Network Time Protocol)和 PTP(Precision Time Protocol，也稱為 IEEE1588)必將成為主流的對(duì)時(shí)方 式。擴(kuò)展時(shí)鐘也必須與時(shí)俱進(jìn)才能適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的需求，這就要求它不僅能接收B碼時(shí)間 基準(zhǔn)，還要能夠接收NTP或PTP時(shí)間基準(zhǔn)，且精度為納秒級(jí)。但是，目前為止并沒(méi)有滿足要 求的擴(kuò)展時(shí)鐘。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種多路外參考輸入的擴(kuò)展時(shí)鐘裝置。[0009]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供了一種多輸入擴(kuò)展時(shí)鐘，包 括控制單元，其特征在于，控制單元分別連接時(shí)間保持單元、液晶顯示及鍵盤(pán)輸入單元、 IRIG-B處理單元、時(shí)間輸出單元及背板總線，背板總線連接電源、多路外參考輸入、串口、脈 沖電路、時(shí)間報(bào)文以及交流IRIG-B單元和直流IRIG-B單元。進(jìn)一步，所述控制單元為FPGA。本實(shí)用新型通過(guò)FPGA芯片對(duì)接收到的外參考時(shí)間進(jìn)行處理。FPGA為大規(guī)?？?編程邏輯芯片，具有邏輯單元靈活、集成度高等特點(diǎn)，可對(duì)多路外參考輸入時(shí)間信號(hào)進(jìn)行處 理，判斷外參考輸入信號(hào)的質(zhì)量，并對(duì)多路信號(hào)的精度進(jìn)行比較。本實(shí)用新型內(nèi)置晶體振蕩 器作為時(shí)間保持單元，通過(guò)FPGA控制對(duì)其進(jìn)行“訓(xùn)練”，F(xiàn)PGA同時(shí)接收該晶體振蕩器的頻率 輸出，并進(jìn)一步輸出高精度的時(shí)鐘信號(hào)給IRIG-B處理單元、時(shí)間輸出單元等。本實(shí)用新型可通過(guò)背板總線上的串口進(jìn)行控制訪問(wèn)，對(duì)其進(jìn)行各種狀態(tài)查詢、參 數(shù)設(shè)置等，非常方便實(shí)際應(yīng)用。其輸出的脈沖時(shí)間信號(hào)可根據(jù)實(shí)際需求軟件調(diào)整為秒脈沖、 分脈沖、時(shí)脈沖等。本實(shí)用新型還默認(rèn)輸出一個(gè)串口時(shí)間報(bào)文方便用戶使用。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1、通過(guò)FPGA芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)多路外參考時(shí)間輸入的處理，充分發(fā)揮FPGA速度快的優(yōu) 勢(shì)，能夠確保時(shí)間的高精度；2、對(duì)多路外參考輸入時(shí)間信號(hào)進(jìn)行優(yōu)選；3、充分保證了外參考時(shí)間基準(zhǔn)的可靠性；4、不僅支持傳統(tǒng)的IRIG-B時(shí)間基準(zhǔn)，還支持NTP和PTP網(wǎng)絡(luò)時(shí)間輸入。
圖1為本實(shí)用新型提供的一種多輸入擴(kuò)展時(shí)鐘的連接示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例來(lái)具體說(shuō)明本實(shí)用新型。實(shí)施例如圖1所示，為本實(shí)用新型提供的一種多輸入擴(kuò)展時(shí)鐘，包括控制單元，控制單元 分別連接時(shí)間保持單元、液晶顯示及鍵盤(pán)輸入單元、IRIG-B處理單元、時(shí)間輸出單元及背板 總線，背板總線連接電源、多路外參考輸入、串口、脈沖電路、時(shí)間報(bào)文以及交流IRIG-B單 元和直流IRIG-B單元，其中，控制單元為FPGA。FPGA (Field-Programmable Gate Array)，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列。FPGA 采用 了邏輯單元陣列LCA(Logic Cell Array)這樣一個(gè)新概念，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊 CLB(Configurable Logic Block)、輸出輸入模塊 IOB(Input OutputBlock)和內(nèi)部連線 (Interconnect)三個(gè)部分。FPGA內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和1/0引腳，F(xiàn)PGA采用高速CHMOS工 藝，功耗低，可以與CMOS、TTL電平兼容。對(duì)于高精度納秒的時(shí)間處理，F(xiàn)PGA處理速度快的 優(yōu)勢(shì)得到了充分的施展。速度快的優(yōu)勢(shì)來(lái)源于FPGA的硬邏輯方式。由于FPGA的邏輯功能 全部用硬件電路實(shí)現(xiàn)，故所有的延遲只來(lái)源于門(mén)電路，而一般門(mén)電路的延遲都在ns級(jí)別。FPGA含有大量的軟件算法，它可以對(duì)所輸入的多路時(shí)間通才進(jìn)行優(yōu)選，并且當(dāng)其 中某路出現(xiàn)異常時(shí)給出告警。[0024]時(shí)間保持單元，即振蕩器，是系統(tǒng)的另一個(gè)核心部件。FPGA對(duì)所接收到的外參考時(shí) 間進(jìn)行處理后，通過(guò)相應(yīng)算法對(duì)振蕩器進(jìn)行調(diào)整。本實(shí)用新型采用恒溫晶體振蕩器0CX0，該 振蕩器采用溫度控制電路來(lái)保持晶體及關(guān)鍵電路工作在一個(gè)精確恒溫的環(huán)境。FPGA通過(guò)相 應(yīng)算法，對(duì)OCXO進(jìn)行控制，確保OCXO頻率輸出的穩(wěn)定性。本實(shí)用新型可通過(guò)背板總線上串口進(jìn)行控制訪問(wèn)，對(duì)其進(jìn)行各種狀態(tài)查詢、參數(shù)設(shè)置等，非常方便實(shí)際應(yīng)用。其輸出的脈沖時(shí)間信號(hào)可根據(jù)實(shí)際需求軟件調(diào)整為秒脈沖、分 脈沖、時(shí)脈沖等。本實(shí)用新型還默認(rèn)輸出一個(gè)串口時(shí)間報(bào)文方便用戶使用。液晶顯示用來(lái) 顯示各種狀態(tài)信號(hào)，鍵盤(pán)輸入方便用戶對(duì)設(shè)備進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置。本實(shí)用新型擴(kuò)展時(shí)鐘可同時(shí)接收多路外參考時(shí)間信號(hào)，不僅確保了外參考時(shí)間基 準(zhǔn)的可靠性，還可以對(duì)多路輸入進(jìn)行優(yōu)先選擇，同時(shí)當(dāng)某一路外參考出現(xiàn)異常時(shí)還能給出 告警。其輸出的時(shí)間信號(hào)囊括了目前用戶可能使用到的全部類(lèi)型。
權(quán)利要求一種多輸入擴(kuò)展時(shí)鐘，包括控制單元，其特征在于，控制單元分別連接時(shí)間保持單元、液晶顯示及鍵盤(pán)輸入單元、IRIG-B處理單元、時(shí)間輸出單元及背板總線，背板總線連接電源、多路外參考輸入、串口、脈沖電路、時(shí)間報(bào)文以及交流IRIG-B單元和直流IRIG-B單元。
2.如權(quán)利要求1所述的一種多輸入擴(kuò)展時(shí)鐘，其特征在于，所述控制單元為FPGA。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種多輸入擴(kuò)展時(shí)鐘，包括控制單元，其特征在于，控制單元分別連接時(shí)間保持單元、液晶顯示及鍵盤(pán)輸入單元、IRIG-B處理單元、時(shí)間輸出單元及背板總線，背板總線連接電源、多路外參考輸入、串口、脈沖電路、時(shí)間報(bào)文以及交流IRIG-B單元和直流IRIG-B單元。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)FPGA芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)多路外參考時(shí)間輸入的處理，充分發(fā)揮FPGA速度快的優(yōu)勢(shì)，能夠時(shí)間基站的高精度；對(duì)多路外參考輸入時(shí)間信號(hào)進(jìn)行優(yōu)選；充分保證了外參考時(shí)間基準(zhǔn)的可靠性；不僅支持傳統(tǒng)的IRIG-B時(shí)間基準(zhǔn)，還支持NTP和PTP網(wǎng)絡(luò)時(shí)間輸入。
文檔編號(hào)G04G7/00GK201556051SQ20092021170
公開(kāi)日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2009年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日
發(fā)明者朱亞, 王以誠(chéng), 邱祖雄 申請(qǐng)人:上海泰坦通信工程有限公司