專利名稱：時間服務(wù)器以及提高時間服務(wù)器輸出精度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及時間同步領(lǐng)域，尤其涉及一種時間服務(wù)器以及提高時間服務(wù)器串行口輸出精度的方法。
背景技術(shù)：
精確、可靠的時間在衛(wèi)星、通信和航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，對于某些應(yīng)用來說，萬分之一秒的誤差也會造成嚴(yán)重影響。用于通信網(wǎng)絡(luò)的計費系統(tǒng)，可減小計費信息的錯誤，提供不同運營商的網(wǎng)間結(jié)算的依據(jù)。時間同步最終的時間源是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(如GPS)，從時間源獲得標(biāo)準(zhǔn)時間后，需要將時間信息通過局間/局內(nèi)時間分配鏈路發(fā)送到各種需要時間同步的設(shè)備上。目前常用的時間信號格式主要有兩種時間碼和網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議(NetworkTime Protocol，NTP)。時間碼有靶場時間組B型格式(Inter RangeInstrumentation Group-B，IRIG-B)、直流電平攜帶碼(DC Level Shift，DCLS)、串行口ASCII字符串等。
串行口ASCII字符串采用的物理接口是RS232/RS422串行通訊口，通過此接口，將時間信息以ASCII碼字符串方式進行編碼，波特率一般為9600bps。RS232/RS422串行通訊口已經(jīng)大量使用在各種設(shè)備上，所以保證時間服務(wù)器串行口ASCII字符串的輸出精度就顯得尤為關(guān)鍵。
現(xiàn)有時間服務(wù)器的串口時間信息輸出如圖1所示，時間服務(wù)器的時間接收模塊接收衛(wèi)星信號或IRIG時間信息并處理輸出時間信息，控制器(CPU)將獲取的時間信號寫入到串口芯片中形成TTL電平的時間字符串，最后通過電平轉(zhuǎn)換器將TTL電平轉(zhuǎn)換成RS232或RS422的ASCII的時間字符串。由于荻取到的時間信息通過控制寫入到串口芯片中，CPU處理需要時間，同時每次CPU寫入的時延也不固定，將會帶來的時間上的延遲，一般有100us～1ms，此外串口發(fā)送時間信息時也具有時間的延遲，所以現(xiàn)有技術(shù)中時間服務(wù)器輸出的串口時間信息的時間精度較低。
因此，有必要對現(xiàn)有技術(shù)進行改進以適應(yīng)實際應(yīng)用的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種實現(xiàn)高精度串口時間信息的時間服務(wù)器以及提高時間服務(wù)器輸出精度的方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案一種時間服務(wù)器，通過傳輸線將串口時間信號傳輸?shù)皆O(shè)備，該時間服務(wù)器包括時間接收器、時延控制器、串口時間生成器和電平轉(zhuǎn)換器，所述時間接收器接收時間源的時間信息，經(jīng)過處理后輸出第一時間信號和第二時間信號，所述時延控制器對所述第一時間信號進行時延補償，輸出第三時間信號，所述串口時間生成器將所述第二時間信號和所述第三時間信號生成第四時間信號，所述電平轉(zhuǎn)換器將所述第四時間信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的串口時間信號。
所述第一時間信號為絕對信號1PPS信號，所述第二時間信號為串口時間碼。所述第三時間信號為經(jīng)過時延控制器補償后的1PPS信號，所述時延控制器補償?shù)臅r延根據(jù)時間服務(wù)器的串口時間信號傳輸?shù)皆O(shè)備所經(jīng)過的傳輸線長度確定。所述第四時間信號為具有串口格式的串口時間信號。
所述時間接收器、時延控制器、串口時間生成器在邏輯器件中實現(xiàn)。
所述時間接收器、時延控制器、串口時間生成器在ASCII器件中實現(xiàn)。
所述電平轉(zhuǎn)換器采用TTL或LVTTL到RS232電平轉(zhuǎn)換器件。
一種提高時間服務(wù)器輸出精度的方法，該時間服務(wù)器通過傳輸線將串口時間信號傳輸?shù)皆O(shè)備，其特征在于，包括以下步驟S1、時間接收器接收時間源的時間信息，經(jīng)過處理后輸出第一時間信號和第二時間信號；S2、時延控制器對所述第一時間信號進行時延補償，輸出第三時間信號；S3、串口時間生成器將所述第二時間信號和所述第三時間信號生成第四時間信號；S4、電平轉(zhuǎn)換器將所述第四時間信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的串口時間信號。
本發(fā)明的有益效果如下采用邏輯器件或ASCII器件生成串口時間信號，邏輯是采用衛(wèi)星輸入的1PPS信號或IRIG-B的解碼出的1PPS信號來觸發(fā)邏輯的發(fā)送時間，同時，1PPS的精度為100ns左右，邏輯芯片的時延在10ns之內(nèi)，兩者相加的精度為也只有110ns的精度，相對于現(xiàn)有技術(shù)中通過控制寫入到串口芯片帶來的100us～1ms的延遲，采用邏輯器件的方法生成串口時間信息，大大提高了設(shè)備輸出串口時間的精度。
時間服務(wù)器輸出的串口時間信號一般經(jīng)過傳輸線纜傳輸?shù)竭_設(shè)備，輸出存在一定的時延，根據(jù)固定線纜在一個串口波特率下的時延和長度成正比例關(guān)系，采用時延控制器在時間信號處理過程中進行時延補償，消除傳輸帶來的延遲，進一步提高時間服務(wù)器串行口輸出的精度。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中時間服務(wù)器輸出串口時間信息的示意圖。
圖2是本發(fā)明時間服務(wù)器輸出串口時間信息的示意圖。
圖3是本發(fā)明時間服務(wù)器串口時間信息形成的流程圖。
圖4是本發(fā)明時間服務(wù)器串口時間信息形成的碼流圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的時間服務(wù)器包括時間接收器、時延控制器、串口時間生成器和電平轉(zhuǎn)換器，其中時間接收器、時延控制器和串口時間生成器在邏輯器件中實現(xiàn)，該邏輯器件可采用可編程邏輯器件(EPLD)或現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)。邏輯是采用衛(wèi)星輸入的1PPS信號或IRIG-B的解碼出的1PPS信號來觸發(fā)邏輯的發(fā)送時間，同時，1PPS的精度為100ns左右，邏輯芯片的時延在10ns之內(nèi)，兩者相加的精度為也只有110ns的精度，所以采用邏輯器件的方法生成串口時間信息，可提高設(shè)備輸出串口時間的精度。
時間接收器負(fù)責(zé)接收時間源(衛(wèi)星信號或IRIG-B)的時間信息，進行處理以獲取絕對信息1PPS(每秒輸出1個脈沖)信號和串口時間碼。1PPS的脈沖時間與世界協(xié)調(diào)時間(Universal Coordinated Time，UCT)的秒同步誤差不超過0.1μs，串口時間碼其中包括的時間信息用來說明前一個1PPS脈沖對應(yīng)的UCT時間(年、月、日、時、分、秒)。
時延控制器負(fù)責(zé)對輸入的絕對信息1PPS信號進行時延補償。時間服務(wù)器輸出的串口時間信號一般經(jīng)過傳輸線纜傳輸?shù)竭_設(shè)備，輸出存在一定的時延，不同的線纜傳遞不同速率的信號，具有不同的時延，由于固定的線纜在一個串口波特率下的時延和長度成正比例關(guān)系，所以可以對不同的輸出延時進行不同補償。時延控制器的輸入為絕對時刻1PPS信號，輸出為補償后生成的1PPS信號，兩者的區(qū)別是補償后的信號較輸入的1PPS信號的上升沿前移，前移的距離為補償?shù)臅r延。
串口時間生成器負(fù)責(zé)生成串口時間信號。串口時間生成器將收到的時間信息，即將經(jīng)過時延補償器補償后的高準(zhǔn)確度1PPS信號和從時間接收器獲取的準(zhǔn)確的具體時間信息時間碼，合成轉(zhuǎn)換為具有串口格式的時間碼流，保證發(fā)送的時間的精度。串口格式包括串口的波特率、數(shù)據(jù)位的位數(shù)、有無奇偶校驗位和停止位的個數(shù)等。
電平轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)將從串口時間生成器接收的串口時間信號轉(zhuǎn)換生成標(biāo)準(zhǔn)的串口時間信號。在本發(fā)明中，電平轉(zhuǎn)換器采用TTL(Transistor-TransistorLogic)或LVTTL(Low Voltage TTL)到RS232電平的轉(zhuǎn)換器件，由于一般的邏輯器件輸出的常用電平為3.3V(LVTTL邏輯電平定義的工作電壓范圍是3.0-3.6V)或5V(TTL邏輯電平的工作電壓是5V)，而不同的串口信號為12V的串口電平信號，所以需要轉(zhuǎn)換，將3.3V或5V的TTL電平轉(zhuǎn)換成RS232的標(biāo)準(zhǔn)的串口電平。
結(jié)合上述時間服務(wù)器的架構(gòu)，輸出串口時間信息的實現(xiàn)過程如下時間接收器接收時間源信號，進行處理后獲得標(biāo)準(zhǔn)的1PPS信號t0(第一時間信號)和串口時間碼t_code(第二時間信號)；標(biāo)準(zhǔn)的1PPS信號t0經(jīng)過時延補償器補償后生成補償后的1PPS信號t1(第三時間信號)；串口時間生成器將輸入的補償后的1PPS信號t1和時間碼t_code轉(zhuǎn)換生成串口時間信號t2(第四時間信號)；串口時間信號通過電平轉(zhuǎn)換后生成標(biāo)準(zhǔn)的串口時間信號tout；以及串口時間信號tout經(jīng)過傳輸線傳輸?shù)竭_設(shè)備時為圖中的tm。由于傳輸線存在一定時延，但是通過時延補償后到達設(shè)備后的tm信號的絕對時刻和標(biāo)準(zhǔn)的1PPS信號t0的上升沿對齊。
上述時間服務(wù)器中的時間接收器、時延控制器、串口時間生成器和電平轉(zhuǎn)換器也可在ASCII器件中實現(xiàn)，具體的實現(xiàn)原理和在邏輯器件中實現(xiàn)相同，故在此不贅述。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種時間服務(wù)器，通過傳輸線將串口時間信號傳輸?shù)皆O(shè)備，該時間服務(wù)器包括時間接收器和電平轉(zhuǎn)換器，所述時間接收器接收時間源的時間信息，經(jīng)過處理后輸出第一時間信號和第二時間信號，所述電平轉(zhuǎn)換器向設(shè)備輸出標(biāo)準(zhǔn)的串口時間信號，其特征在于還包括時延控制器和串口時間生成器，所述時延控制器對所述第一時間信號進行時延補償，輸出第三時間信號，所述串口時間生成器將所述第二時間信號和所述第三時間信號生成第四時間信號，電平轉(zhuǎn)換器將所述第四時間信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的串口時間信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間服務(wù)器，其特征在于所述第一時間信號為絕對信號1PPS信號，所述第二時間信號為串口時間碼。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的時間服務(wù)器，其特征在于所述第三時間信號為經(jīng)過時延控制器補償后的1PPS信號，所述時延控制器補償?shù)臅r延根據(jù)時間服務(wù)器的串口時間信號傳輸?shù)皆O(shè)備所經(jīng)過的傳輸線長度確定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間服務(wù)器，其特征在于所述第四時間信號為具有串口格式的串口時間信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間服務(wù)器，其特征在于所述時間接收器、時延控制器、串口時間生成器在邏輯器件中實現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間服務(wù)器，其特征在于所述時間接收器、時延控制器、串口時間生成器在ASCII器件中實現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，其特征在于所述電平轉(zhuǎn)換器采用TTL或LVTTL到RS232電平轉(zhuǎn)換器件。
8.一種提高時間服務(wù)器輸出精度的方法，該時間服務(wù)器通過傳輸線將串口時間信號傳輸?shù)皆O(shè)備，其特征在于，包括以下步驟S1、時間接收器接收時間源的時間信息，經(jīng)過處理后輸出第一時間信號和第二時間信號；S2、時延控制器對所述第一時間信號進行時延補償，輸出第三時間信號；S3、串口時間生成器將所述第二時間信號和所述第三時間信號生成第四時間信號；S4、電平轉(zhuǎn)換器將所述第四時間信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的串口時間信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的提高時間服務(wù)器串行口輸出精度的方法，其特征在于所述第一時間信號為絕對信號1PPS信號，所述第二時間信號為串口時間碼。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的提高時間服務(wù)器串行口輸出精度的方法，其特征在于所述第三時間信號為經(jīng)過時延控制器補償后的1PPS信號，所述時延控制器補償?shù)臅r延根據(jù)時間服務(wù)器的串口時間信號傳輸?shù)皆O(shè)備所經(jīng)過的傳輸線長度確定。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的提高時間服務(wù)器串行口輸出精度的方法，其特征在于所述第四時間信號為具有串口格式的串口時間信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的時間服務(wù)器，其特征在于所述時間接收器、時延控制器、串口時間生成器在邏輯器件中實現(xiàn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的時間服務(wù)器，其特征在于所述時間接收器、時延控制器、串口時間生成器在ASCII器件中實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種時間服務(wù)器和提高時間服務(wù)器輸出精度的方法，所述時間服務(wù)器包括時間接收器、時延控制器、串口時間生成器和電平轉(zhuǎn)換器，其中時間接收器、時延控制器和串口時間生成器在邏輯器件或ASCII器件中實現(xiàn)，所述方法包括所述時間接收器接收時間源的時間信息，經(jīng)過處理后輸出第一時間信號和第二時間信號，所述時延控制器對所述第一時間信號進行時延補償，輸出第三時間信號，所述串口時間生成器將所述第二時間信號和所述第三時間信號生成第四時間信號，所述電平轉(zhuǎn)換器將所述第四時間信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的串口時間信號。本發(fā)明采用邏輯器件或ASCII器件生成串口時間信號，同時采用消除時延補償?shù)姆椒ㄏ齻鬏攷淼难舆t，可提高時間服務(wù)器輸出的精度。
文檔編號G06F1/04GK1913422SQ20061006148
公開日2007年2月14日 申請日期2006年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月3日
發(fā)明者張慶 申請人:華為技術(shù)有限公司