[发明专利]一种消除网络时钟偏差的数据同步方法

说明书

技术领域

本发明属于网络通信技术，涉及由网络时钟偏差带来的数据同步方 法。

背景技术

在高速网络通信中，接收数据均使用时钟恢复单元的恢复时钟进行 数据采样。虽然整个网络的通信速率唯一，但网络各数据源采用的时钟 存在偏差，接收采样到的数据必须通过数据同步方法转化为本地时钟域 的数据。

在数据同步时存在跨时钟域的问题，目前大多采用异步FIFO解决该 问题。当本地时钟比恢复时钟快时，异步FIFO读比写快，不存在数据 丢弃问题；当本地时钟比恢复时钟慢时，异步FIFO读比写慢，缓存满后 将出现数据丢弃。该数据同步方法示意图见图1：当异步FIFO不空时， 通过本地时钟读取异步FIFO获得本地数据；当异步FIFO满时，将输入 数据丢弃。

发明内容

本发明提出了一种消除网络时钟偏差的数据同步方法，能够消除由 网络各数据源时钟偏差带来的跨时钟域问题，确保网络中数据可以正确 的传递。

本发明的技术方案：

一种消除网络时钟偏差的数据同步方法，包括以下步骤：

1)选择全局时钟，从各通道数据的恢复时钟和晶振产生的本地时钟 中选择最快的时钟作为全局时钟；

2)数据处理

2.1)为输入数据设置n1个数据寄存器，使用恢复时钟采样输入 数据，循环存入n1个数据寄存器中；

为恢复时钟的计数器设置n2个计数寄存器，将恢复时钟计数器的值 循环存入n2个计数寄存器中；

其中，n1和n2均大于或等于3、且n1＝n2；最好n1和n2均等于3；

2.2)使用全局时钟对数据寄存器中最早更新的寄存器进行采样， 得到本地数据；

使用全局时钟对计数寄存器中最早更新的寄存器进行采样；

2.3)将计数寄存器的相邻两次采样值进行比较，如果不相同，使 能数据使能信号将本地数据作为有效数据保存，否则丢弃本地数据。

其中，步骤1)选择全局时钟具体包括以下步骤：

1.1)对本地时钟和各个恢复时钟的计数器进行复位；

1.2)本地时钟和各个恢复时钟在复位完成后开始计数；

1.3)确定计时时长，经过该计时时长的时间后，各时钟计数器的计 数结果开始不相同；

1.4)本地时钟达到设定的计时时长时触发时长使能信号，并将本地 时钟计数器的计数值存入本地寄存器；

1.5)各个恢复时钟采样时长使能信号，并将恢复时钟计数器的计数 值存入恢复时钟寄存器；

1.6)对比本地时钟寄存器和各个恢复时钟寄存器的值，最大的即为 全局时钟。

步骤1.3)确定的计时时长是根据本地时钟和恢复时钟的最小时钟精 度确定的。

本发明具有的优点：

1.通过时钟比对的方法获得最快的全局时钟，使用该时钟采样接收 到的数据，从而消除网络中硬件时钟偏差带来的跨时钟域问题；2.使用 统一的时钟进行数据传递，解决数据同步问题；3.不需要使用异步FIFO， 占用逻辑资源少；4.可以线速的接收数据，无丢包，可靠性高。

附图说明

图1是采用异步FIFO时的数据同步方法示意图；

图2是无跨时钟域问题的数据同步电路结构图；

图3是时钟选择电路结构图；

图4是数据处理电路结构图。

具体实施方式

本发明提出了一种消除网络时钟偏差的数据同步方法，通过分析跨 时钟域问题产生的原因，本发明设计数据同步电路，进而解决数据同步 的问题。

跨时钟域问题的产生是由于接收数据使用的采样时钟与数据处理时 使用的本地时钟存在偏差，如果采样时钟与数据处理的时钟为同一时钟， 则可以从根本上消除跨时钟域问题。为此，将所有通道的数据恢复时钟 与本地时钟进行比对，获得最快的全局时钟。由于该全局时钟比其他时 钟快，通过它采样的数据不存在遗漏的情况，并且可以保证数据的稳定 传递。

本发明实现的数据同步方法支持多通道数据输入，无需考虑时钟相 位偏差，不占用存储资源。电路结构图见图2。

数据同步电路分为时钟选择电路和数据处理电路两部分。