專利名稱：一種通信設(shè)備中實(shí)現(xiàn)主備時鐘相位對齊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字通信設(shè)備，尤其涉及一種通信設(shè)備中實(shí)現(xiàn)主備時鐘相位對齊的方法。
背景技術(shù)：
時鐘是保證數(shù)字通信設(shè)備運(yùn)行的一個基礎(chǔ)，幾乎所有的數(shù)字通信設(shè)備都需要采用專門的時鐘提供模塊為整個設(shè)備的運(yùn)行提供時鐘。數(shù)字同步網(wǎng)可以為整個通信網(wǎng)提供高精度和高穩(wěn)定度時鐘源，屬于電信網(wǎng)絡(luò)中支撐網(wǎng)的范疇，在電信網(wǎng)絡(luò)中有著舉足輕重的地位。BITS(通信樓綜合定時供給系統(tǒng))設(shè)備是數(shù)字同步網(wǎng)中專門的時鐘提供單元，可以通過逐級跟蹤鎖相的方式將所有接到同步網(wǎng)上的通信設(shè)備實(shí)現(xiàn)時鐘同步。
時鐘板指通信設(shè)備中的時鐘提供模塊，它可以是特定設(shè)備中一塊單獨(dú)的單板，也可以是特定單板上一個單獨(dú)的模塊；主用時鐘指時鐘提供設(shè)備或者模塊中主用單板或者模塊輸出的時鐘，即主用時鐘板提供的時鐘；備用時鐘指時鐘提供設(shè)備或者模塊中備用單板或者模塊輸出的時鐘，即備用時鐘板提供的時鐘。
如圖1所示為數(shù)字同步網(wǎng)的等級結(jié)構(gòu)圖，一級節(jié)點(diǎn)時鐘一般由高精度高穩(wěn)定度的銫原子鐘或者氫原子鐘提供，也可由具有跟蹤GPS(全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))或GLONASS(全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng))的BITS設(shè)備提供，它為整個時間同步網(wǎng)或者區(qū)域內(nèi)的時間同步網(wǎng)提供基準(zhǔn)時鐘。二級、三級節(jié)點(diǎn)時鐘則由專門的BITS設(shè)備提供，它們輸出的時鐘同步于上一級輸出的時鐘；而各個通信設(shè)備根據(jù)需要同步于節(jié)點(diǎn)時鐘。這樣整個區(qū)域內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都可同步到一級基準(zhǔn)時鐘上，保證通信設(shè)備的可靠運(yùn)行。
正因?yàn)闀r鐘對通信設(shè)備的重要性，所以無論是圖中專門時鐘提供設(shè)備(節(jié)點(diǎn)時鐘)還是其它接受時鐘同步的通信設(shè)備，其時鐘部分都采用熱備份的主備工作方式，圖中實(shí)線箭頭代表主用定時基準(zhǔn)，虛線箭頭代表備用定時基準(zhǔn)，各節(jié)點(diǎn)和設(shè)備的時鐘采用主從同步方式或者互同步方式進(jìn)行連接。
主備時鐘板所提供的時鐘要求頻率和相位都進(jìn)行同步，這樣才能夠保證主用時鐘板在故障時能夠相位無損傷地倒換到備用時鐘板上。一般時鐘提供部分都會采用鎖相環(huán)來實(shí)現(xiàn)，這樣，只要鎖定同一個外部時鐘基準(zhǔn)源，其頻率就和時鐘基準(zhǔn)源保持一致，從而主備時鐘板的頻率可以實(shí)現(xiàn)同步，這個鎖定時鐘基準(zhǔn)源的過程也稱為定時。而對于相位對齊，則需要檢測主備時鐘的相位關(guān)系，根據(jù)相位關(guān)系來調(diào)整備用時鐘的相位，使其與主用時鐘相位一致。
對于主備時鐘的相位對齊，目前通常采用的一種做法是采用FPGA/EPLD等可編程邏輯器件將輸入的較高頻率的時鐘分頻到較低頻率的時鐘，向外部提供較低頻率的時鐘，并且通過電路檢測到備用時鐘在與主用時鐘存在相位不一致時，在主用時鐘的沿上對備用時鐘強(qiáng)制復(fù)位分頻，使這個時刻主備兩個時鐘同時產(chǎn)生時鐘沿，實(shí)現(xiàn)相位對齊。
如圖2所示為采用分頻實(shí)現(xiàn)相位對齊電路結(jié)構(gòu)示意圖，主備用時鐘都是由同一個10MHz的時鐘備源分頻到1MHz輸出。DTSOU_1MHZ_ME信號為該時鐘板輸出的時鐘，DTSOU_1MHZ_AN為另一塊時鐘板的輸出時鐘。/ACT_ME_STATUS信號表示該時鐘板的主備用狀態(tài)，低電平表示該時鐘板為主用，高電平表示該時鐘板為備用。VC表示電源(高電平)，GD表示接地(低電平)，/POWERUP_RESET是上電復(fù)位信號，目的是將計數(shù)器74161和T觸發(fā)器(TFF)清零，使上電時DTSOU_1MHZ_ME輸出低電平。
下面分兩種情況來對圖2電路圖進(jìn)行具體說明假設(shè)該板為主用的時鐘板，那么/ACT_ME_STATUS將為低電平，此時TONGBU信號將是高電平，這樣計數(shù)器74161就是個實(shí)現(xiàn)5分頻的計數(shù)器，其原理是每一個10M時鐘的上升沿，計數(shù)器累加1；在計數(shù)器計數(shù)到5的瞬間，計數(shù)器74161的QC輸出端為高，經(jīng)過非門(NOT)后使得計數(shù)器74161的LDN(load)端為低，由于計數(shù)器的A、B、C、D輸入端都是接低電平，所以此時計數(shù)器裝載全0(清零)。計數(shù)器74161輸出后接的一個T觸發(fā)器(TFF)是個2分頻器，與計數(shù)器74161串聯(lián)構(gòu)成一個10分頻器，所以DTSOU_1MHZ_ME輸出1MHz信號。
當(dāng)該時鐘板是備用板時，DTSOU_1MHZ_ME輸出的時鐘是備用時鐘，所以其相位要去跟蹤另一塊主用時鐘板的輸出時鐘DTSOU_1MHZ_AN，此時/ACT_ME_STATUS信號為常高電平，TONGBU信號可以反映DTSOU_AMHZ_ME和DTSOU_1MHZ_AN的相位關(guān)系。當(dāng)在10M信號的下降沿檢查DTSOU_AMHZ_ME和DTSOU_1MHZ_AN電平時，如果電平一致，異或門(XOR)輸出為0，該電平在被分頻的10M信號的下降沿鎖存到D觸發(fā)器(DFF)中，并送入到與非門(NAND2)中輸出高電平的TONGBU信號，從而不影響計數(shù)器74161的計數(shù)，如果每個10M信號的下降沿都檢測到這樣的結(jié)果，表示主備1M信號都在10M信號的同一個上升沿開始分頻，因此相位1M信號的相位關(guān)系直接反映了10M被分頻信號的相位關(guān)系；如果DTSOU_AMHZ_ME和DTSOU_1MHZ_AN在某個10M信號的下降沿檢測到不一致，那么異或門(XOR)輸出的高電平此時將鎖存在D觸發(fā)器(DFF)中并使TONGBU信號輸出為低電平信號，該低電平TONGBU信號在下一個10M信號的上升沿導(dǎo)致計數(shù)器74161和T觸發(fā)器強(qiáng)制裝載全0(清零)，從而重新分頻輸出1M信號，保證本板1M的分頻和對板1M的分頻在同一個10M上升沿上開始進(jìn)行。這里說的同一個是指兩塊單板計數(shù)器74161開始從0計數(shù)時的10M上升沿是相隔時間最短的，也就是在10M信號的半周期(50ns)內(nèi)。
總之，這個電路對齊的原理是，保證主備時鐘板都在10M信號的同一個上升沿進(jìn)行1MHz輸出時鐘的反轉(zhuǎn)，這樣，如果輸入兩塊單板的10M信號相位完全一樣，那么輸出的1M信號可以完全對齊，如果不一致，那么對齊的誤差可能在10M信號的半周期(50ns)內(nèi)。因此這樣的相位對齊效果實(shí)際上就依賴于輸入的10M信號的相位對齊效果。
如圖4中所示，如果A1是主用板上的10M信號，B1是其分頻輸出的1M信號，A2為備用板上的10M時鐘信號，B2為其分頻輸出的1M信號，那么上面的對齊電路在備用板上發(fā)揮作用時，就是保證如果B1在A1的P1時刻開始分頻，那么B2一定是在A2的P2時刻開始分頻，因?yàn)镻2相位最靠近P1的上升沿。
現(xiàn)有技術(shù)中，如果相位不對齊，備用板的時鐘將被強(qiáng)制設(shè)置為與主用時鐘信號的電平一致，如此反復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)主備時鐘相位對齊。這種主備時鐘相位對齊的方法的缺點(diǎn)在于1、要求對齊相位的時鐘來源于同一個頻率源，該頻率源的頻率要是輸出時鐘的整數(shù)倍，這樣才能夠通過分頻實(shí)現(xiàn)相位對齊。而且，如果該同一頻率源如果有小于半周期的相位差(如上例中的50ns)，對齊中無法消除該相位差，即對齊精度也將在這個范圍內(nèi)。
2、如果主備時鐘頻率相差比較大，這時候?qū)⒔?jīng)常對備用輸出時鐘的分頻器進(jìn)行復(fù)位處理，導(dǎo)致備用時鐘的相位抖動會很大。這是因?yàn)椋鱾溆脮r鐘存在比較大的頻率差時，在通過強(qiáng)制清零的方式對備用時鐘分頻實(shí)現(xiàn)初始相位對齊后，隨著時間的變化，頻率差帶來主備時鐘相位的變化，從而需要重新對齊，這樣的結(jié)果是導(dǎo)致備用時鐘輸出相位抖動很大，而且既使主備時鐘頻率相同，實(shí)際相位對齊的精度也無法達(dá)到1ns以內(nèi)的精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的主備時鐘相位對齊方式要求主備時鐘來源于同一頻率源，而且相位對齊精度差及備用時鐘抖動大的不足，提供一種通信設(shè)備中主備時鐘相位對齊的方法，從而提高相位對齊的精度，減少主備時鐘相位對齊對頻率的同步要求，提高時鐘系統(tǒng)的可靠性。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為這種通信設(shè)備中實(shí)現(xiàn)主備時鐘相位對齊的方法，包括以下步驟主用時鐘板和備用時鐘板上各設(shè)置至少一個調(diào)頻直接數(shù)字頻率合成器(DDS)和至少一個調(diào)相DDS，其中調(diào)頻DDS通過跟蹤外部時鐘基準(zhǔn)源合成輸出時鐘所需要的頻率，并在調(diào)相DDS上寫入與所述調(diào)頻DDS的頻率調(diào)節(jié)字相同或成固定比例關(guān)系的頻率調(diào)節(jié)字，輸出相應(yīng)頻率的時鐘；對主備用時鐘板相位關(guān)系進(jìn)行檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果調(diào)整備用時鐘板上調(diào)相DDS的相位寄存器的值，調(diào)整備用時鐘板的輸出相位，使主備輸出時鐘的相位對齊。
對主備用時鐘板相位關(guān)系進(jìn)行檢測時，在第一時鐘信號的上升沿采樣第二時鐘的電平，如果采樣得到的電平為高，則第一時鐘相位滯后于第二時鐘；如果采樣得到的電平為低，則第一時鐘相位超前于第二時鐘。
采用相位關(guān)系檢測模塊進(jìn)行相位關(guān)系的檢測，將檢測結(jié)果輸入相位調(diào)節(jié)模塊對備用時鐘板上調(diào)相DDS的相位寄存器進(jìn)行調(diào)節(jié)，使主備時鐘相位對齊。
將相位關(guān)系檢測模塊固定在任一時鐘板上，并將檢測到的相位關(guān)系結(jié)果送給本時鐘板和另一塊時鐘板，來調(diào)節(jié)備用時鐘板上調(diào)相DDS的輸出相位?；蛘?，控制主備板輸出時鐘信號的走線相等，并控制主備輸出時鐘到相位關(guān)系檢測模塊的走線長度也相等，將相位關(guān)系檢測模塊固定在備用時鐘板上進(jìn)行檢測，來調(diào)節(jié)備用時鐘板上調(diào)相DDS的輸出相位。
所述的調(diào)頻DDS和調(diào)相DDS采用AD9852芯片。
對相位進(jìn)行調(diào)節(jié)時，如果兩塊時鐘板頻率都鎖定到了同一個外部時鐘基準(zhǔn)源上時，采用小步長緩慢調(diào)節(jié)；如果兩塊時鐘板調(diào)頻DDS的輸出時鐘頻率還沒實(shí)現(xiàn)同步，則采用大步長進(jìn)行相位調(diào)節(jié)。
對相位進(jìn)行調(diào)節(jié)時，循環(huán)進(jìn)行以下步驟a、判斷當(dāng)前板是否為備用板；b、如果當(dāng)前板不是備用板，則不需要調(diào)節(jié)相位，延時后直接返回；如果是備用板，則讀調(diào)相DDS中的相位寄存器值；c、讀取主備相位關(guān)系狀態(tài)，并判斷備用時鐘相位是否超前于主用時鐘，如果不是，則計算相位寄存器值與相位調(diào)節(jié)步長累加的值；如果是，則計算相位寄存器值減去相位調(diào)節(jié)步長的值；d、將計算出的值寫入調(diào)相DDS相位寄存器，并向調(diào)相DDS發(fā)送更新信號，使寫入的相位值生效。
本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明采用雙DDS方法同時實(shí)現(xiàn)調(diào)頻和調(diào)相，通過調(diào)節(jié)DDS的相位寄存器來實(shí)現(xiàn)相位的主備對齊。調(diào)節(jié)相位寄存器的速度可以根據(jù)頻率的鎖定情況來改變調(diào)節(jié)步長，實(shí)現(xiàn)變速調(diào)節(jié)。通過可編程邏輯器件檢查主備時鐘的相位關(guān)系。充分利用了的DDS器件調(diào)相和調(diào)頻的能力，將主備合成時鐘的相位對齊在1ns以內(nèi)，提高了主備時鐘的相位對齊精度，提高了時鐘模塊的相位不連續(xù)性性能。同時由于主備用時鐘都在頻率上分別跟蹤外部時鐘基準(zhǔn)，這樣就增強(qiáng)了主備時鐘合成獨(dú)立性，不要求對來源于同一個時鐘源的時鐘進(jìn)行分頻后對齊相位，減少了主備時鐘相位對齊中對頻率的同步要求。總體上看，既提高了時鐘輸出的性能指標(biāo)，又由于主備時鐘頻率合成上的相互獨(dú)立，提高了時鐘系統(tǒng)的可靠性。
本發(fā)明主備時鐘相位對齊的速度和帶來的備用時鐘的抖動可以進(jìn)行控制。這樣，即使在主備時鐘頻率存在一定的偏差時，備用時鐘仍然可以比較平滑地對齊到主用時鐘上。本發(fā)明還可以將相位關(guān)系固定到一塊時鐘板上進(jìn)行檢測，通過其他連線來傳遞相位關(guān)系到另一塊時鐘板，以減少時鐘走線延時對相位檢測的影響，這樣在主備倒換時鐘板時，提高了輸出時鐘的性能。
利用本發(fā)明還可以實(shí)現(xiàn)同一塊時鐘板上兩個DDS輸出頻率不同時的主備用時鐘板的相位對齊，而且，還可以在兩塊時鐘板上分別再添加一個或多個DDS，可以輸出兩種(或多種)頻率不同但各自相位對齊的時鐘，這樣極大地方便了主備相位對齊時鐘的實(shí)現(xiàn)。


圖1為數(shù)字同步網(wǎng)的等級結(jié)構(gòu)圖；圖2為采用分頻實(shí)現(xiàn)相位對齊電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為采用分頻實(shí)現(xiàn)相位對齊的相位關(guān)系示意圖；圖4為DDS時鐘合成技術(shù)原理示意圖；圖5為本發(fā)明采用雙DDS實(shí)現(xiàn)相位對齊的原理示意圖；圖6為主備時鐘的相位關(guān)系示意圖；圖7為本發(fā)明采用雙DDS進(jìn)行相位調(diào)節(jié)的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明利用DDS器件調(diào)相和調(diào)頻的能力，對每塊時鐘板采用兩個DDS(Direct Digital Synthesis，即直接數(shù)字頻率合成器)來合成時鐘，一個DDS調(diào)節(jié)輸出時鐘的頻率，另一個DDS調(diào)節(jié)輸出時鐘的相位，從而達(dá)到主備輸出時鐘實(shí)現(xiàn)頻率和相位的同步。
直接數(shù)字頻率合成是采用數(shù)字化技術(shù)，通過控制相位的變化速度，直接產(chǎn)生各種不同頻率信號的一種頻率合成方法。下面對DDS的工作方式進(jìn)行一些介紹如圖4所示為DDS時鐘合成技術(shù)原理示意圖，DDS由相位累加器、相位/正弦波轉(zhuǎn)換電路、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器等組成。參考時鐘(Ref Clock)一般采用穩(wěn)定度比較高的銣鐘或者恒溫晶體鐘，用它來同步整個DDS的各個組成部分。N表示DDS相位累加器的長度(以bit數(shù)表示)。DDS的工作原理是在參考時鐘fref的控制下，頻率控制字M由相位累加器累加以得到相應(yīng)的相位數(shù)據(jù)，把此數(shù)據(jù)作為取樣地址，來尋址正弦ROM表進(jìn)行相位/正弦波轉(zhuǎn)換，輸出不同的幅度編碼；再經(jīng)過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器得到相應(yīng)的階梯波；最后經(jīng)低通濾波器對階梯波進(jìn)行平滑處理，即可得到由頻率控制字決定的連續(xù)變化的輸出正弦波。根據(jù)DDS的工作原理，其輸出頻率可用如下公式計算fout＝M/2N*fref這樣，如果參考時鐘頻率fref穩(wěn)定，只要選擇合適的M值，就可以輸出穩(wěn)定頻率的時鐘。
另外，DDS有個專門的相位調(diào)節(jié)寄存器，它保存著當(dāng)前DDS輸出時鐘的相位數(shù)據(jù)，當(dāng)對此相位寄存器中的值進(jìn)行增加或者減少操作時，就可以將輸出時鐘的相位進(jìn)行往前或者向后調(diào)節(jié)。本發(fā)明正是利用DDS的這個特性來調(diào)節(jié)相位實(shí)現(xiàn)主備輸出時鐘的相位對齊。
通過上面對DDS工作方式的理解，本發(fā)明采用如圖5所示的設(shè)計原理來提供主備熱備份的時鐘。主用時鐘板和備用時鐘板都各采用兩個DDS(DDS1和DDS2)，其中DDS1通過跟蹤外部時鐘基準(zhǔn)源合成輸出時鐘所需要的頻率，而DDS2通過調(diào)整其相位寄存器的值實(shí)現(xiàn)主備輸出時鐘的相位對齊。圖中高穩(wěn)振蕩源提供DDS工作所需要的參考時鐘，而通過鎖相算法調(diào)整DDS1頻率調(diào)節(jié)字M，主備用時鐘都可在頻率上同步到外部時鐘頻率基準(zhǔn)源上。而主備用單板上的DDS2分別寫與DDS1相同的頻率調(diào)節(jié)字M，那么兩塊板上的DDS2輸出的時鐘的頻率也是相同的。這樣備用時鐘板檢測到時鐘的相位關(guān)系后，根據(jù)相位關(guān)系調(diào)節(jié)備用時鐘板上DDS2的相位寄存器，使備用時鐘板的DDS2輸出時鐘的相位動態(tài)地與主用時鐘板DDS2輸出的時鐘相位對齊。圖中采用相位關(guān)系檢測模塊進(jìn)行相位關(guān)系的檢測，將檢測結(jié)果輸入備用時鐘板的相位調(diào)節(jié)模塊對備用時鐘板上DDS2的相位寄存器進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)主備時鐘相位對齊。
如圖6所示為時鐘的相位關(guān)系示意圖，兩個頻率相同的時鐘(假定為主用時鐘A和備用時鐘B)，它們在一個特定的時刻只有兩種關(guān)系A(chǔ)超前于B，如圖6中(a)所示；或者A滯后于B，如圖6中(b)所示。
這樣，如果在B的上升沿采樣A的電平，如果采樣得到的電平為高，就可以判斷A相位超前于B；如果采樣得到的電平為低，就可以判斷A相位滯后于B。這樣的判斷可以采用可編程邏輯器件來實(shí)現(xiàn)。
如果考慮時鐘信號在走線后會有延遲，這個延遲可能對送往相位檢測模塊的主備時鐘是不相等的，那么送往檢測模塊的時鐘相位關(guān)系并不能夠真實(shí)反應(yīng)兩塊時鐘板實(shí)際輸出時鐘的相位關(guān)系。由于通?？偸钦{(diào)節(jié)備用時鐘板的時鐘相位，如果檢測時鐘相位關(guān)系也總是在備用時鐘板上進(jìn)行，那么當(dāng)發(fā)生時鐘板單板倒換時，原來的相位對齊的誤差會累加到輸出時鐘上，這樣如果發(fā)生多次主備時鐘板倒換，那么整個系統(tǒng)輸出的時鐘就會出現(xiàn)階梯狀的相位誤差累加。針對這種情況，可以固定在任一時鐘板上檢測相位關(guān)系，這塊單板可以是主用時鐘板，也可是備用時鐘板，并將檢測到的相位關(guān)系結(jié)果送給本板和另一塊時鐘板，而備用時鐘板根據(jù)這個相位關(guān)系檢測結(jié)果來調(diào)節(jié)自身輸出時鐘的相位，使其輸出的時鐘相位與主用時鐘板輸出的時鐘相位保持動態(tài)的一致，這樣，避免了多次倒換時輸出時鐘出現(xiàn)階梯狀的相位誤差累加。
本發(fā)明采用兩片Analog Devices公司的DDS芯片AD9852來合成輸出時鐘的頻率和相位。采用其中的一個DDS來調(diào)節(jié)頻率，并通過往第二個DDS中寫相同的頻率調(diào)節(jié)字，保證第二個DDS的輸出時鐘頻率與第一個DDS一致。同時將第二個DDS的輸出時鐘作為本板的輸出時鐘送往相位檢測關(guān)系模塊，調(diào)節(jié)相位時也只調(diào)節(jié)第二個DDS相位寄存器值，這樣避免對第一個DDS的頻率調(diào)節(jié)產(chǎn)生影響。AD9852具有14位相位寄存器，如果設(shè)置其內(nèi)部工作頻率為200MHz，輸出時鐘頻率為20MHz，那么其相位調(diào)節(jié)的最小單位可以達(dá)到0.003ns，實(shí)際應(yīng)用中可以取0.1ns～10ns這樣的變步長調(diào)節(jié)，改變步長的依據(jù)是如果兩塊時鐘板頻率都鎖定到了同一個外部時鐘基準(zhǔn)源上時，由于頻率變化引起的相位變化很小，所以可以采用小步長緩慢調(diào)節(jié)，從而提高相位對齊的精度；如果兩塊時鐘板DDS的輸出時鐘頻率還沒實(shí)現(xiàn)同步，那么兩者之間的頻率差會導(dǎo)致相位在短期內(nèi)發(fā)生比較大的變化，這時需要將相位調(diào)節(jié)步長調(diào)節(jié)大一些。整個相位調(diào)節(jié)模塊的程序框圖如下如圖7所示為本發(fā)明采用雙DDS進(jìn)行相位調(diào)節(jié)的流程圖，備用板軟件循環(huán)讀取相位關(guān)系狀態(tài)，根據(jù)相位狀態(tài)是超前還是滯后，將備用板第二個DDS的相位寄存器值寫小或者寫大，其中寫入相位值后，立即向DDS發(fā)UPDATE(更新)信號，使寫入的相位值生效。每個循環(huán)之間的延時可以取很小甚至為0。具體步驟如下1、首先判斷當(dāng)前板是否為備用板。
2、如果當(dāng)前板不是備用板，則不需要調(diào)節(jié)相位，延時后直接返回；如果是備用板，則讀DDS2中的相位寄存器值P0。
3、讀取主備相位關(guān)系狀態(tài)，并判斷備用時鐘相位是否超前于主用時鐘，如果不是則計算P＝P0+Pstep；如果是，則計算P＝P0-Pstep。Pstep為前面敘述的相位調(diào)節(jié)步長，可以根據(jù)DDS的頻率鎖定情況選擇合適的值。
4、將計算出的P值寫入DDS2相位寄存器，并向DDS2發(fā)送UPDATE(更新)信號，使寫入的相位值生效。
經(jīng)過這樣的相位調(diào)整算法，備用板的時鐘相位一般在主用板的時間相位對應(yīng)處來回擺動，擺動的幅度就是2倍的Pstep，由于Pstep可以取到0.1ns，即使考慮走線延時等因素，對齊精度也可以達(dá)到1ns以內(nèi)，很好地滿足時鐘相位不連續(xù)性要求。
本發(fā)明充分利用了的DDS器件調(diào)相和調(diào)頻的能力，將主備合成時鐘的相位對齊在1ns以內(nèi)，大大提高了時鐘模塊的相位不連續(xù)性性能。同時由于主備用時鐘都在頻率上分別跟蹤外部時鐘基準(zhǔn)，這樣就增強(qiáng)了主備時鐘合成獨(dú)立性，減少了主備時鐘相位對齊中對頻率的同步要求?？傮w上看，既提高了時鐘輸出的性能指標(biāo)，又由于主備時鐘頻率合成上的相互獨(dú)立，提高了時鐘系統(tǒng)的可靠性。
當(dāng)然上述只是本發(fā)明的一個具體實(shí)施例，并非對本發(fā)明技術(shù)方案的限定，如果只控制主備板輸出時鐘信號的走線相等，并且控制主備輸出時鐘到相位關(guān)系檢測模塊的走線長度也相等，那么可以將相位關(guān)系檢測模塊固定在備用時鐘板上進(jìn)行檢測，即不考慮時鐘信號走線延時對相位檢測關(guān)系的影響，固定在當(dāng)前為備用的時鐘板上檢測相位關(guān)系，調(diào)節(jié)備用時鐘板DDS2的輸出相位，也可以達(dá)到相位對齊主用時鐘板的目的。
如果DDS2輸出頻率f2與DDS1的輸出頻率f1成固定比例關(guān)系，也就是DDS2的頻率調(diào)節(jié)字M2與DDS1的頻率調(diào)節(jié)字M1成固定比例關(guān)系，這樣可以在DDS2中寫入與DDS1的頻率調(diào)節(jié)字M1成固定比例關(guān)系的頻率調(diào)節(jié)字M2，使DDS2輸出不同于DDS1頻率的時鐘，即DDS2輸出時鐘頻率與DDS1輸出時鐘頻率可以不相同，同樣也可采用本發(fā)明所述的方法來對齊主備用時鐘板DDS2的相位。
這樣，利用上述方法，還可以在兩塊時鐘板上分別再添加一個或多個DDS(如DDS3等)，其輸出頻率f3與DDS2的輸出頻率f2不同，這樣利用f3與f1的固定比例關(guān)系，在DDS3中寫入與DDS1成固定比例關(guān)系的頻率調(diào)節(jié)字M3，再采用與DDS2同樣的方法，增加對主備時鐘板上DDS3輸出時鐘的相位對齊，這樣每塊時鐘板上只采用一個DDS1來跟蹤外部基準(zhǔn)源的頻率，采用DDS2、DDS3(或更多的DDS)可以輸出兩種(或多種)頻率不同但各自相位對齊的時鐘。
本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以在不脫離本發(fā)明思想和精神的前提下，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行其它的等效變換，同樣可以解決本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，這些等效變換同樣屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種通信設(shè)備中實(shí)現(xiàn)主備時鐘相位對齊的方法，其特征在于，包括以下步驟主用時鐘板和備用時鐘板上各設(shè)置至少一個調(diào)頻直接數(shù)字頻率合成器(DDS)和至少一個調(diào)相DDS，其中調(diào)頻DDS通過跟蹤外部時鐘基準(zhǔn)源合成輸出時鐘所需要的頻率，并在調(diào)相DDS上寫入與所述調(diào)頻DDS的頻率調(diào)節(jié)字相同或成固定比例關(guān)系的頻率調(diào)節(jié)字，輸出相應(yīng)頻率的時鐘；對主備用時鐘板相位關(guān)系進(jìn)行檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果調(diào)整備用時鐘板上調(diào)相DDS的相位寄存器的值，調(diào)整備用時鐘板的輸出相位，使主備輸出時鐘的相位對齊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信設(shè)備中實(shí)現(xiàn)主備時鐘相位對齊的方法，其特征在于對主備用時鐘板相位關(guān)系進(jìn)行檢測時，在第一時鐘信號的上升沿采樣第二時鐘的電平，如果采樣得到的電平為高，則第一時鐘相位滯后于第二時鐘；如果采樣得到的電平為低，則第一時鐘相位超前于第二時鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通信設(shè)備中實(shí)現(xiàn)主備時鐘相位對齊的方法，其特征在于采用相位關(guān)系檢測模塊進(jìn)行相位關(guān)系的檢測，將檢測結(jié)果輸入相位調(diào)節(jié)模塊對備用時鐘板上調(diào)相DDS的相位寄存器進(jìn)行調(diào)節(jié)，使主備時鐘相位對齊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通信設(shè)備中實(shí)現(xiàn)主備時鐘相位對齊的方法，其特征在于將相位關(guān)系檢測模塊固定在任一時鐘板上，并將檢測到的相位關(guān)系結(jié)果送給本時鐘板和另一塊時鐘板，來調(diào)節(jié)備用時鐘板上調(diào)相DDS的輸出相位。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通信設(shè)備中實(shí)現(xiàn)主備時鐘相位對齊的方法，其特征在于控制主備板輸出時鐘信號的走線相等，并控制主備輸出時鐘到相位關(guān)系檢測模塊的走線長度也相等，將相位關(guān)系檢測模塊固定在備用時鐘板上進(jìn)行檢測，來調(diào)節(jié)備用時鐘板上調(diào)相DDS的輸出相位。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通信設(shè)備中實(shí)現(xiàn)主備時鐘相位對齊的方法，其特征在于所述的調(diào)頻DDS和調(diào)相DDS采用AD9852芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通信設(shè)備中實(shí)現(xiàn)主備時鐘相位對齊的方法，其特征在于對相位進(jìn)行調(diào)節(jié)時，如果兩塊時鐘板頻率都鎖定到了同一個外部時鐘基準(zhǔn)源上時，采用小步長緩慢調(diào)節(jié)；如果兩塊時鐘板調(diào)頻DDS的輸出時鐘頻率還沒實(shí)現(xiàn)同步，則采用大步長進(jìn)行相位調(diào)節(jié)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通信設(shè)備中實(shí)現(xiàn)主備時鐘相位對齊的方法，其特征在于對相位進(jìn)行調(diào)節(jié)時，循環(huán)進(jìn)行以下步驟a、判斷當(dāng)前板是否為備用板；b、如果當(dāng)前板不是備用板，則不需要調(diào)節(jié)相位，延時后直接返回；如果是備用板，則讀調(diào)相DDS中的相位寄存器值；c、讀取主備相位關(guān)系狀態(tài)，并判斷備用時鐘相位是否超前于主用時鐘，如果不是，則計算相位寄存器值與相位調(diào)節(jié)步長累加的值；如果是，則計算相位寄存器值減去相位調(diào)節(jié)步長的值；d、將計算出的值寫入調(diào)相DDS相位寄存器，并向調(diào)相DDS發(fā)送更新信號，使寫入的相位值生效。
全文摘要
一種通信設(shè)備中實(shí)現(xiàn)主備時鐘相位對齊的方法，主用時鐘板和備用時鐘板上各設(shè)置至少一個調(diào)頻直接數(shù)字頻率合成器(DDS)和至少一個調(diào)相DDS，其中調(diào)頻DDS通過跟蹤外部時鐘基準(zhǔn)源合成輸出時鐘所需要的頻率，并在調(diào)相DDS上寫入與所述調(diào)頻DDS的頻率調(diào)節(jié)字相同或成固定比例關(guān)系的頻率調(diào)節(jié)字，輸出相應(yīng)頻率的時鐘；對主備用時鐘板相位關(guān)系進(jìn)行檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果調(diào)整備用時鐘板上調(diào)相DDS的相位寄存器的值，調(diào)整備用時鐘板的輸出相位，使主備輸出時鐘的相位對齊。本發(fā)明提高了相位對齊的精度，減少了主備時鐘相位對齊對頻率的同步要求，提高了時鐘系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號H04L29/02GK1658546SQ20041000578
公開日2005年8月24日 申請日期2004年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月18日
發(fā)明者胡龍根 申請人:華為技術(shù)有限公司