[发明专利]主端设备、从端设备以及主端延时调整同步定时系统

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种主端设备、从端设备以及主端延时调整同步定时系统。

背景技术

当前，大型科学加速器中使用的分布式测量和控制系统，为了让来自不同测量设备的数据带有相同时间域的时间信息，并且让不同的控制设备能够同步工作，这就需要使用同步定时技术，让各个分系统具有相同的时钟。

目前，以太网广泛应用于各种大型分布式通讯和控制系统中。将同步定时技术与以太网技术相结合受到欢迎，称为同步以太网，包括IEEE1588标准和SyncE技术，能够实现亚微秒的定时精度。在上述两个技术基础上发展出来的White Rabbit技术，能够获得亚纳秒的定时精度。

IEEE1588标准是一种同步定时通讯协议，目的是使从端(Slave)的时钟调整到与主端(Master)时钟一致。先由主端向从端发送以太网数据包，其中包含主端发送时刻的时间戳信息(Time Stamp)T1。从端接收到数据包后记录自己的时间戳T2。然后从端发送给主端以太网数据包，其中包含从端发送时刻的时间戳T3。同样，主端接收到数据包之后记录自己的时间戳T4。IEEE1588协议的算法部分，根据上述被记录下来的T1～T4计算出主端和从端传输延时，以及时钟的差别。

常规以太网设备自带晶振产生时钟频率，但不同晶振的频率不可能完全一样。为了让主端和从端的时钟频率完全一样，提高同步定时精度，则可以采用SyncE技术。即从端接收到主端数据包的同时，将主端的时钟频率解析出来。从端还有锁相环(PLL)电路，产生与主端频率一致，抖动小的连续时钟频率。

SyncE虽然可以保证主端和从端的时钟频率相同，但由于两者之间连接线长度不确定，即传输延时不确定，会造成从端时钟相位与主端不一致。例如，如果用千兆以太网，时钟频率是125MHz，则相位不一致会造成8nS以内的同步定时误差。

White Rabbit技术在IEEE1588和SyncE基础上，又增加了一种数字鉴相器DDMTD(Digital Dual Mixer Time Difference Phase Detector)，可以准确测量数据包到达时刻的相位，时间分辨率可以达到pS量级。White Rabbit的延时计算方法与IEEE1588一样，只是把接收时间戳T2和T4替换成精确时间签T2p和T4p。

White Rabbit技术在精确测量主端和从端之间的延时之后，为了在从端产生一个与主端一致的时钟信号，就需要在从端再增加一个延时(相位)调整器。

IEEE1588和SyncE技术利用以太网交换机传输数据包，受到交换机传输延时和数据包到达相位的不确定性，同步定时精度最好能达到亚微秒量级，不能满足加速器亚纳秒精度的需求。

White Rabbit技术实现了亚纳秒同步定时精度，满足了加速器应用的需求。但是，主端和从端都需要测量精确时间签(T2p和T4p)，所以都需要使用DDMTD。同时，从端还需要使用一个延时调整器。这样，从端设计比较复杂，大大限制了这项技术的推广。因为任何一个应用，例如一个数据采集系统，如果想使用White Rabbit技术，那么硬件设计就需要加入DDMTD和延时调整器，同时要理解White Rabbit的通讯协议，并实现在软件算法中，这明显增加了从端设计的复杂度，不方便用户使用。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种主端设备、从端设备以及主端延时调整同步定时系统，本发明提供的主端延时调整同步定时系统能够简化从端设计，方便不同用户的使用。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种主端设备，包括：主端时钟、加法器、第一延时调整器、第一发送器、第一接收器、第二延时调整器和鉴相/锁相控制器；

其中，加法器的输入端与主端时钟连接，输出端与第一发送器连接，用于对主端时钟产生的时钟计数进行加N处理，并将处理后的时钟计数通过第一发送器经第一传输线发送至与主端设备对应的从端设备，以使从端设备收到与主端设备一致的时钟计数；其中，N的取值与第一传输线的长度以及信号在第一传输线中的传输速度有关；