[发明专利]一种面向时间敏感型以太网的进位链修正系统及方法

说明书

本发明提供了一种面向时间敏感型以太网的进位链修正系统及方法，包括探测器模块、预处理模块、进位链模块、数据处理模块和时钟修正模块；通过探测器模块探测外部事件信息并转化为电信号，对外部事件信号进行预处理，进位链模块对信号进行处理，得到细时间：在第n个时钟上跳沿clk_n时刻统计出Sum₀...Sum_n中连续“1”的个数j，就可以得到信号下跳沿与第n个时钟上跳沿的相位差δ_Tb＝j×δ_t0。将相位差δ_Tm和δ_Tn代入公式便可精确估计hit信号上跳沿与下跳沿的到达时间；随后数据处理模块对数据进行队列处理和调度与流量整形处理，时钟修正模块根据处理完的数据对时钟进行修正。本发明方法能提高时间敏感以太网的时钟同步精度，特别适用于对时钟同步精度要求更高的应用。

技术领域

本发明涉及工业以太网技术领域，具体是一种面向时间敏感型以太网的进位链修正系统及方法。

背景技术

TSE(Time Sensitive Network-Ethernet,即时间敏感型以太网,以下简称TSE)是以以太网为基础的以太网标准，具有时间同步、延时保证等确保实时性的功能，TSE是在IEEE802.1标准框架下，基于特定应用需求制定的一组“子标准”，旨在为以太网协议建立“通用”的时间敏感机制，以确保以太网数据传输的时间确定性。时间敏感以太网处于OSI(Open System Interconnection，开放式系统互联通信参考模型，简称OSI)7层模型的数据链路层，以处理数据的调度、以太网数据帧的封装与分组任务，对于通信、工业控制等领域而言，所有的任务都是基于时间基准的。因此，精确时钟同步是时间敏感型以太网的基础标准。

常用时间间隔测量方案之一，时钟周期计数法是一种比较简单的计时方法，在测量精度要求不高时，它是一种非常好的时间间隔测量方法，已经在很多领域获得了实际应用，然而时钟周期计数法会产生电子计数法的原理误差，原因是待测脉冲上升沿与量化时钟上升沿不一致，提高时钟的频率能够减小这种方法的原理误差，但是带来的问题是时钟频率越高对电路的要求越高，会带来电路板的布线。材料选择以及加工等诸多问题，设计的难度也就越大。

游标卡尺法也是一种常用的计时方法，游标法由于工作原理和游标卡尺类似而得名，实际上游标法也是一种时间间隔放大技术。基于游标法的时间敏感以太网的测量原理是产生两个周期相差很小的时钟信号，并利用这两个时钟信号一个周期的时间差作为时间测量的基本单位。游标法依靠两个振荡器来实现，在待测时间间隔的开始时刻(START信号的上升沿)启动一个周期为T₁的振荡器1，然后在待测时间间隔的结束时刻(STOP信号的上升沿)启动周期为T₂的振荡器2，而且振荡器的周期需要满足T₁T₂。继而利用计数器对两个振荡器的输出信号分别进行计数，直到检测到两个振荡器输出信号的上升沿重合。待相位重合时，对应于周期为T₁的振荡器的计数代表的时间和对应于周期为T₂的振荡器的计数代表的时间之差就是待测的时间间隔信号的大小。根据游标法的测量原理可得，待测时间间隔的长度为：T＝n₁T₁-n₂T₂,在基于游标法的时间敏感以太网实现中，高精度的重合检测电路非常重要，检测电路的检测灵敏性和稳定性会直接影响测量结果。另外，游标法时间敏感以太网的测量稳定性是由振荡器振荡频率的高稳定性与高可靠性保证的，在待测时间间隔较长时，这种方法比较难以实现。

发明内容

为了解决现有技术的不足之处，本发明提供一种面向时间敏感型以太网的进位链修正系统及方法，相较于传统时间敏感以太网具有更高的时间精度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：