[发明专利]一种大规模采集阵列的同步系统

说明书

本发明公开了一种大规模采集阵列的同步系统，形成一个支持N*M*L个采集器阵列，其中的N、M、L可根据具体情况调节，即每个采集设备、子卡、采集器数量和类型都可以灵活扩展，时钟信号和同步信号被层层分发形成一个树状结构，分发过程中仅涉及PCB走线、芯片内部走线、信号分频，从而形成一个同源、相位关系固定的树状结构；该结构实现简单，不需要对信号间的相对或绝对延时关系进行分析；不仅能够实现的阵列规模大，而且可扩展性强，可以随时变更阵列的配置。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体为一种大规模采集阵列的同步系统。

背景技术

在飞机试飞测控应用中，由于测试点较多、测试点分散等原因，经常需要采用多个设备来完成现场的采集与监控；同时，由于应用的特殊需求，比如，大型飞机机械设备的振动噪声监测系统，必须对这些分散的测点进行同步采集，才能对设备的整体状态进行完整、准确的分析。这里的同步采集，不仅要求所有测试通道在同一时刻开始采集，而且要求所有通道共用一个时钟信号。传统的多设备同步，需要在设备之间共享触发信号和参考时钟两个数字信号，然后分别采集并处理两个数字信号来实现。由于需要在设备间采用两条独立的信号链路来传输，因此存在信号间的相位延迟误差问题，从而影响设备间同步精度。

随着通信技术的不断发展，对采集阵列的规模和要求也越来越高。如何高效稳定地实现大规模采集阵列的同步，成为一个至关重要的问题。传统方法需要大量的采集系统结构分析、静态时序分析和约束以及繁琐的调试过程，不仅效率低而且可靠性低。

基于此，研制了一种大规模采集阵列的同步系统，给出系统的基本工作原理，通过机上改装实现了试验机试飞测试数据的实时传输。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种大规模采集阵列的同步系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种大规模采集阵列的同步系统，包括同步信号分发设备、多个采集设备、多个采集设备子卡、多个采集器；

所述同步信号分发设备通过其内部配置的时钟和同步信号分发模块向采集设备分发N路时钟信号和N路同步信号；

所述采集设备通过其内部配置的同步信号分发模块向采集设备子卡分发M路时钟信号和M路同步信号；

所述采集设备子卡通过其内部配置的同步信号分发模块向采集器分发L路时钟信号和L路同步信号；

其中，所述采集设备子卡内部设置有同步信号自动对齐模块，所述同步信号自动对齐模块采用FPGA实现，且所述同步信号自动对齐模块包括采集数据处理模块、第一同步控制模块和第二同步控制模块；所述同步信号自动对齐模块有两种工作模式，具体如下：

工作模式一：时钟信号和同步信号依次经过采集数据处理模块、第一同步控制模块后发送至采集器；即，所述第一同步控制模块不断改变同步信号的延迟量，并获取所述采集器提供的反馈，对所述采集器提供的所有反馈进行综合分析并选择一个最佳延迟量（延迟量即为TAP值），并在该状态下向所述采集器发送同步信号来使所述采集器同步；

其中，所述第一同步控制模块基于FPGA器件的ODELAY完成同步信号的调整，调整的过程由集成在FPGA内部的嵌入式软件FPGA_PS_SDK控制；上电初期同步信号分发设备不断发送周期性的脉冲信号，在此期间SDK调用函数get_syncTap()模块获取最佳TAP值；当所述采集器采用AD9684芯片时，函数get_syncTap()模块通过写寄存器的方式不断触发AD9684进行同步操作，并回读每次操作的状态寄存器；具体如下：

第一、函数get_syncTap()模块自动判断ODELAY的TAP值；

第二、并对每个TAP值进行N次判断，其中判断次数N值可适应配置；