[go: up one dir, main page]

CN107359952B - 一种面向时间触发网络的时钟动态压缩方法 - Google Patents

一种面向时间触发网络的时钟动态压缩方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107359952B
CN107359952B CN201710453463.7A CN201710453463A CN107359952B CN 107359952 B CN107359952 B CN 107359952B CN 201710453463 A CN201710453463 A CN 201710453463A CN 107359952 B CN107359952 B CN 107359952B
Authority
CN
China
Prior art keywords
clock
solidification point
solidification
point
compression function
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710453463.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107359952A (zh
Inventor
卢飞
赵海婷
王瑞晓
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Microelectronics Technology Institute
Original Assignee
Xian Microelectronics Technology Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Microelectronics Technology Institute filed Critical Xian Microelectronics Technology Institute
Priority to CN201710453463.7A priority Critical patent/CN107359952B/zh
Publication of CN107359952A publication Critical patent/CN107359952A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107359952B publication Critical patent/CN107359952B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0602—Systems characterised by the synchronising information used
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0638—Clock or time synchronisation among nodes; Internode synchronisation
    • H04J3/0652—Synchronisation among time division multiple access [TDMA] nodes, e.g. time triggered protocol [TTP]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0638—Clock or time synchronisation among nodes; Internode synchronisation
    • H04J3/0652—Synchronisation among time division multiple access [TDMA] nodes, e.g. time triggered protocol [TTP]
    • H04J3/0655—Synchronisation among time division multiple access [TDMA] nodes, e.g. time triggered protocol [TTP] using timestamps
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0685—Clock or time synchronisation in a node; Intranode synchronisation
    • H04J3/0694—Synchronisation in a TDMA node, e.g. TTP

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

一种面向时间触发网络的时钟动态压缩方法，包括：1)交换控制器对各终端发送的同步帧进行固化运算，还原各同步帧的时钟固化点；将还原后的时钟固化点存储至固化点存储模块，固化点存储模块的固化信息存储区设置存储标识，当存储标识有效时，将标识对应的时钟固化点信息提供给压缩函数，当本地时钟与已存储的第x个固化点相等时，产生第x个固化点时刻的有效脉冲，用于压缩函数的固化点收集；2)在第一个固化点时刻有效脉冲出现后，当前压缩函数开始打开收集窗口，收集固化点；3)压缩函数对收集到的固化点进行排序；4)排序完成后，压缩函数计算出网络的相对时钟偏差，进而计算出网络时钟压缩点。本发明能够有效提高时钟同步的精确度。

Description

一种面向时间触发网络的时钟动态压缩方法
技术领域
本发明属于时间触发通信领域，具体涉及一种面向时间触发网络的时钟动态压缩方法。
背景技术
目前使用的以太网交换控制器，适应通用的以太网标准，采用事件触发方式，不能保证数据的绝对可靠传输，容易出现网络拥塞，造成数据帧丢失或者网络延迟大于预期范围。
时间触发交换控制器采用时间触发方式，保证网络各节点的时钟同步，在此基础上合理规划网络带宽，进而保证数据传输的可靠性和实时性。时钟压缩是交换控制器时钟同步的核心功能，其好坏决定了时钟同步的精度和可靠性。
在目前已经公开的相关专利成果中，时间触发网络中的集群耦合器(中国专利CN101512987A)从理论上介绍了一种不同集群之间进行通信的方法；集群耦合器单元和使时间触发网络中多个集群同步的方法(中国专利CN101512984A)提供了一种在集群耦合器单元内的协议引擎之间，用于交换相关同步信息的装置；网络和时间触发网络中集群时钟同步的方法(中国专利CN101512944A)提出了一种基于时隙的时间触发协议工作的网络。
在目前的已有技术中，主要是对集群通信方法、数据交换技术等进行了研究，但是尚且没有关于对交换控制器时钟压缩方法的研究。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种面向时间触发网络的时钟动态压缩方法，实现时间触发以太网交换控制器的时钟压缩功能，提高时钟同步的精确度。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：
1)交换控制器对各终端发送的同步帧进行固化运算，还原各同步帧的时钟固化点；将还原后的时钟固化点存储至固化点存储模块，固化点存储模块的固化信息存储区设置存储标识，当存储标识有效时，将标识对应的时钟固化点信息提供给压缩函数，当本地时钟与已存储的第x个固化点相等时，产生第x个固化点时刻的有效脉冲，用于压缩函数的固化点收集；
2)在第一个固化点时刻有效脉冲出现后，当前压缩函数开始打开收集窗口，收集固化点；
3)压缩函数对收集到的固化点进行排序；
4)排序完成后，压缩函数计算出网络的相对时钟偏差，进而计算出网络时钟压缩点。
固化信息存储区存储的时钟固化点信息包括固化时刻、终端编号，各信息以其对应的终端编号为索引。当本地时钟与已存储的多个时钟固化点相等时，同时产生多个固化点时刻有效脉冲。当前压缩函数计算出时钟压缩点后，将已处理时钟固化点的存储标识置无效。
所述的步骤2)窗口采用动态管理方式，将单个窗口的大小作为网络同步精度，压缩函数的开窗个数随收集的固化点个数而动态变化；若网络容忍故障数为n时，开窗个数最大为(n-1)；在每个窗口结束处，根据上一个窗口收集的固化点个数，决定是否继续开窗；若停止开窗，则动态启动下一个压缩函数，保证固化点时刻的有效脉冲总能被一个压缩函数收集。
所述的步骤3)对收集到的固化点采用先存储后计算的方式进行排序：为收集到的固化点所对应终端号进行编码，写入先进先出队列；当队列不空时，从队列中读取固化点终端编码，首先读到的终端编码对应着数值最小的固化点，终端号索引固化信息存储区的固化信息。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：时间触发网络中交换控制器作为时间同步过程的决策者，负责收集分布式网络中多个同步终端的时钟信息(固化点)，进行压缩计算，得到网络相对时钟，其时钟压缩性能对系统时钟同步至关重要。本发明提出的时钟动态压缩方法，用于固化点收集、动态窗口管理和压缩点计算，采用固化点动态开窗收集的方法，保证固化点的可靠收集，提高了时钟同步的精确度。在固化点进行排序时，采用先进先出的原则，简化了硬件实现排序的时间复杂度和空间复杂度。固化点存储模块的固化信息存储区设置存储标识，将标识对应的时钟固化点信息按索引提供给压缩函数，简化了固化点数据存储管理，采用三级流水方式实现时钟压缩功能，满足高可靠实时网络的应用需求。
附图说明
图1本发明压缩模块的结构流程框图；
图2本发明固化点信息存储示意图；
图3本发明压缩函数的流程框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
参见图1，首个压缩函数1、第二个压缩函数2、第三个压缩函数3流水执行，单个压缩函数完成固化点收集后，启动下一个压缩函数。固化点以终端编号为索引进行存储，即第n个存储区存储来自终端n发出的同步帧固化点相关信息。参见图2，原始固化点0来自终端n，需要存储到固化存储区n，原始固化点n来自终端0，需要存储到固化存储区0。各固化点存储区设有相应存储标志，当本地时间和固化值相等时，通知压缩函数当前固化点存储区的固化点时刻有效。压缩函数切换时，清除已处理过固化点对应的存储标识。
参见图3，核心单元的压缩函数包括固化点时刻有效判定模块5、固化点收集模块6、先进先出队列7、动态继续开窗执行模块8、动态启动下一个压缩函数执行模块9、计算压缩点模块10。当第一个固化点时刻有效脉冲出现后，压缩函数开始进入固化点收集模块6，即打开收集窗口，将收集到的固化点所对应终端号进行编码并依次写入先进先出队列7。如表1所示，编码10000001表示当前时刻，终端1对应的固化点时刻和终端8对应的固化点时刻均有效。在第一个窗口结束时，判断该窗口收集的固化点个数，若不大于1，则开窗结束，进入动态启动下一个压缩函数执行模块9，否则进入动态继续开窗执行模块8。在第二窗口结束时，判断该窗口收集的固化点个数，若为0，则开窗结束，进入动态启动下一个压缩函数执行模块9，否则进入动态继续开窗执行模块8，以此类推，最多开窗为n-1个，n为网络中最大终端个数。当先进先出队列7不空时，计算压缩点模块10从先进先出队列7中读取存储的固化点终端编码，首先读出的编码对应的固化点数值最小。当固化点收集结束后且先进先出队列7为空时，固化点排序完成。按照式1，选择第二小的固化点和第二大的固化点计算出相对时钟偏差compression_corr。按照式2，计算出网络相对平均时钟。
compression_corr＝(第2小的固化点+第n-1大的固化点)/2 (式1)
cm_press_pit＝首个固化点+预设值+compression_corr (式2)
表1固化点终端编码含义
根据上述方案，用Verilog HDL语言对时钟动态压缩方法进行描述，并完成逻辑综合与布局布线；将逻辑设计映射到可编程逻辑器件中实现，并对时钟压缩的功能进行测试。
测试结果表明本发明具有很好的可实施性，且性能满足预期要求。

Claims (5)

1.一种面向时间触发网络的时钟动态压缩方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)交换控制器对各终端发送的同步帧进行固化运算，还原各同步帧的时钟固化点；将还原后的时钟固化点存储至固化点存储模块，固化点存储模块的固化信息存储区设置存储标识，当存储标识有效时，将标识对应的时钟固化点信息提供给压缩函数，当本地时钟与已存储的第x个固化点相等时，产生第x个固化点时刻的有效脉冲，用于压缩函数的固化点收集；
2)在第一个固化点时刻有效脉冲出现后，当前压缩函数开始打开收集窗口，收集固化点；
所述的窗口采用动态管理方式，将单个窗口的大小作为网络同步精度，压缩函数的开窗个数随收集的固化点个数而动态变化；若网络容忍故障数为n时，开窗个数最大为(n-1)；在每个窗口结束处，根据上一个窗口收集的固化点个数，决定是否继续开窗；若停止开窗，则动态启动下一个压缩函数，保证固化点时刻的有效脉冲总能被一个压缩函数收集；
3)压缩函数对收集到的固化点进行排序；
4)排序完成后，压缩函数计算出网络的相对时钟偏差，进而计算出网络时钟压缩点。
2.根据权利要求1所述面向时间触发网络的时钟动态压缩方法，其特征在于：固化信息存储区存储的时钟固化点信息包括固化时刻、终端编号，各信息以其对应的终端编号为索引。
3.根据权利要求1所述面向时间触发网络的时钟动态压缩方法，其特征在于：所述的步骤1)中当本地时钟与已存储的多个时钟固化点相等时，同时产生多个固化点时刻有效脉冲。
4.根据权利要求1所述面向时间触发网络的时钟动态压缩方法，其特征在于：所述的步骤1)当前压缩函数计算出时钟压缩点后，将已处理时钟固化点的存储标识置无效。
5.根据权利要求1所述面向时间触发网络的时钟动态压缩方法，其特征在于，所述的步骤3)对收集到的固化点采用先存储后计算的方式进行排序：为收集到的固化点所对应终端号进行编码，写入先进先出队列；当队列不空时，从队列中读取固化点终端编码，首先读到的终端编码对应着数值最小的固化点，终端号索引固化信息存储区的固化信息。
CN201710453463.7A 2017-06-15 2017-06-15 一种面向时间触发网络的时钟动态压缩方法 Active CN107359952B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710453463.7A CN107359952B (zh) 2017-06-15 2017-06-15 一种面向时间触发网络的时钟动态压缩方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710453463.7A CN107359952B (zh) 2017-06-15 2017-06-15 一种面向时间触发网络的时钟动态压缩方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107359952A CN107359952A (zh) 2017-11-17
CN107359952B true CN107359952B (zh) 2019-02-22

Family

ID=60273937

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710453463.7A Active CN107359952B (zh) 2017-06-15 2017-06-15 一种面向时间触发网络的时钟动态压缩方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107359952B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108429595B (zh) * 2018-01-21 2019-06-21 西安电子科技大学 基于as6802标准的交换设备时钟同步装置及方法
CN108833366B (zh) * 2018-05-24 2020-10-23 西安电子科技大学 基于as6802协议的控制帧压缩方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1794864A (zh) * 2005-04-21 2006-06-28 华为技术有限公司 多媒体广播组播业务中的异频/异系统测量方法
CN102255803A (zh) * 2011-07-06 2011-11-23 北京航空航天大学 一种适用于时间触发交换式网络的周期调度时刻表构建方法
CN103647682A (zh) * 2013-12-09 2014-03-19 北京航空航天大学 一种模拟交换式以太网时钟同步的仿真系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7405996B2 (en) * 2006-04-21 2008-07-29 Infineon Technologies Ag System and method to synchronize signals in individual integrated circuit components

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1794864A (zh) * 2005-04-21 2006-06-28 华为技术有限公司 多媒体广播组播业务中的异频/异系统测量方法
CN102255803A (zh) * 2011-07-06 2011-11-23 北京航空航天大学 一种适用于时间触发交换式网络的周期调度时刻表构建方法
CN103647682A (zh) * 2013-12-09 2014-03-19 北京航空航天大学 一种模拟交换式以太网时钟同步的仿真系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN107359952A (zh) 2017-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103647682B (zh) 一种模拟交换式以太网时钟同步的仿真系统
CN105391509B (zh) 基于fpga的网口高精度时间标定方法
CN107359952B (zh) 一种面向时间触发网络的时钟动态压缩方法
US20220343047A1 (en) Method and system for processing simulation data
CN105974442A (zh) 卫星导航系统硬件在环实时仿真测试平台及其方法
CN103678522B (zh) 一种智能变电站计量系统数据采集和转换方法
CN102833027B (zh) 一种基于时间偏移的同步状态监测方法
CN112736901B (zh) 配网中多源异步采样混合数据的同步方法及系统
CN201657014U (zh) 双接口千兆以太网数据采集卡
CN108833366B (zh) 基于as6802协议的控制帧压缩方法
CN105071535A (zh) 一种电网系统的时间同步管理系统及实现方法
CN109450763A (zh) 一种总线扩展方法、网关和总线扩展系统
CN112235249A (zh) 基于ii型集中器的台区数据分钟级同频采集方法及系统
CN114844835A (zh) 一种自适应动态限流方法、设备
CN102571518A (zh) 一种基于现场总线的电子式互感器数据传输方法
CN105162726A (zh) 基于e1链路的远程sv数据传输和延时补偿方法
CN117134348B (zh) 城市轨道交通牵引直流负荷监测方法、装置、设备及介质
CN107018095B (zh) 基于离散事件的交换单元仿真系统及方法
CN107491366A (zh) 输出时钟生成方法及装置
CN113238527B (zh) 一种工业数据汇聚方法及系统
CN113726499B (zh) 数字采样数据高速插值同步方法及系统
CN205195718U (zh) 基于fpga的嵌入式网络同步系统
CN110646709B (zh) 一种适用于次同步振荡监控装置的数据汇集方法及系统
CN103888211A (zh) 一种交叉芯片间进行数据传输的方法及装置
CN207817134U (zh) 一种线路录波配网装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant