專利名稱：一種使主備時(shí)鐘板相位對(duì)齊的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，尤其涉及一種使主備時(shí)鐘板相位對(duì)齊的裝置和方法。
背景技術(shù)：
時(shí)鐘是通信設(shè)備的關(guān)鍵部件，時(shí)鐘的各項(xiàng)性能會(huì)影響單板乃至整個(gè)系統(tǒng)的性能。所以保證通信設(shè)備時(shí)鐘各項(xiàng)性能的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性對(duì)于通信設(shè)備來(lái)說(shuō)是非常重要的。因此各個(gè)通信組織，國(guó)家以及運(yùn)營(yíng)商在設(shè)備入網(wǎng)前，都要對(duì)設(shè)備的時(shí)鐘各項(xiàng)性能進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試。時(shí)鐘的性能指標(biāo)主要包括頻率和相位，通?？疾焐鲜鲋笜?biāo)的性能包括長(zhǎng)期穩(wěn)定度、長(zhǎng)期準(zhǔn)確度、保持性能、相位瞬變和相位不連續(xù)性等。
通信設(shè)備一般有兩塊互相備份的時(shí)鐘板主用時(shí)鐘板和備用時(shí)鐘板。主用時(shí)鐘板提供系統(tǒng)時(shí)鐘。備用時(shí)鐘板用作備用。當(dāng)在主備兩塊時(shí)鐘板之間進(jìn)行倒換時(shí)，主備用時(shí)鐘之間存在相位瞬變、相位不連續(xù)性，上述兩個(gè)指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)很重要。為了使主備用時(shí)鐘倒換時(shí)，相位瞬變小，保持相位連續(xù)性，就要求主備單板倒換時(shí)保持相位和頻率的一致，進(jìn)而要求在正常運(yùn)行時(shí)保證主備時(shí)鐘板頻率和相位保持一致。在主備時(shí)鐘板的頻率和相位兩個(gè)指標(biāo)中，相位是影響時(shí)鐘板主備倒換性能的關(guān)鍵技術(shù)。隨著通信速率的提高，通信設(shè)備對(duì)相位的精度要求越來(lái)越高。
在現(xiàn)有技術(shù)中，如圖1所示，為了保證主備板頻率和相位保持一致，采用輸出相位對(duì)齊的方法將信號(hào)倍頻到一個(gè)較高頻率，然后再利用計(jì)數(shù)器分頻，主用板通過(guò)清零/置位備用時(shí)鐘板的計(jì)數(shù)器來(lái)使備用時(shí)鐘板的相位對(duì)齊于主用板的相位。
然而，這種方法有如下缺點(diǎn)輸出信號(hào)需要經(jīng)過(guò)多級(jí)倍頻/分頻，增加了相位噪聲，使輸出信號(hào)抖動(dòng)增大，影響信號(hào)質(zhì)量；占用大量邏輯資源，且對(duì)邏輯電路速度要求高；相位對(duì)齊精度較低，例如使用高頻100MHz計(jì)數(shù)時(shí)鐘，其相位精度為10.0ns。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種使主備時(shí)鐘板相位對(duì)齊的裝置和方法，從而使相位對(duì)齊精度較高。
本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明提供了一種使主備時(shí)鐘板相位對(duì)齊的裝置，所述裝置包括直接數(shù)字合成器件，用于根據(jù)相位寄存器的值調(diào)整本板時(shí)鐘的相位；相位檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)本板輸出時(shí)鐘與對(duì)板時(shí)鐘之間的相位差；中央處理單元，用于根據(jù)相位檢測(cè)模塊所檢測(cè)的相位差計(jì)算直接數(shù)字合成器件中的相位寄存器的值。所述的裝置還包括鎖相器，用于根據(jù)時(shí)鐘板的參考時(shí)鐘進(jìn)行鎖相調(diào)整。
本發(fā)明還提供了一種使主備時(shí)鐘板相位對(duì)齊的方法，包括當(dāng)本時(shí)鐘板為備用時(shí)鐘板時(shí)，執(zhí)行步驟A、相位檢測(cè)模塊檢測(cè)本時(shí)鐘板輸出的時(shí)鐘與對(duì)板輸出的時(shí)鐘的相位差；B、中央處理單元根據(jù)相位檢測(cè)模塊所檢測(cè)的相位差使直接數(shù)字合成器件對(duì)齊備用時(shí)鐘板和主用時(shí)鐘板的相位。
所述的步驟B進(jìn)一步包括
B1、中央處理單元根據(jù)相位檢測(cè)模塊所檢測(cè)的相位關(guān)系獲得直接數(shù)字合成器件的相位寄存器的值；B2、直接數(shù)字合成器件根據(jù)其相位寄存器的值調(diào)整本時(shí)鐘板的相位。
所述的步驟B1進(jìn)一步包括當(dāng)相位檢測(cè)模塊的檢測(cè)的相位差為第一預(yù)定值時(shí)，中央處理單元采用第一預(yù)定步長(zhǎng)調(diào)整直接數(shù)字合成器件相位寄存器的值。
所述的步驟B1進(jìn)一步包括當(dāng)相位檢測(cè)模塊的相位所檢測(cè)的相位差為第二預(yù)定值時(shí)，中央處理單元采用第二預(yù)定步長(zhǎng)調(diào)整直接數(shù)字合成器件相位寄存器的值，所述的第二預(yù)定值小于所述的第一預(yù)定值，所述的第二預(yù)定步長(zhǎng)小于所述的第一預(yù)定步長(zhǎng)。
所述的相位檢測(cè)模塊所檢測(cè)的相位差以其輸出的高電平或低電平的頻率來(lái)衡量。
所述的第一預(yù)定值為大于0.7或小于0.3，所述的第二預(yù)定值為0.55至0.7和0.3至0.45之間。
所述的方法還包括當(dāng)本時(shí)鐘板的時(shí)鐘輸入到直接數(shù)字合成器件之前，本時(shí)鐘板的時(shí)鐘信號(hào)還經(jīng)過(guò)鎖相器進(jìn)行處理。
所述的方法還包括當(dāng)本時(shí)鐘為主用時(shí)鐘板時(shí)，不調(diào)節(jié)本時(shí)鐘板輸出時(shí)鐘的相位。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)直接數(shù)字合成器(DDS)對(duì)主備相位進(jìn)行對(duì)齊，可將主備時(shí)鐘板相位對(duì)齊的精度提高到1ns量級(jí)或更高；較現(xiàn)有的技術(shù)將主備時(shí)鐘板對(duì)齊的相位精度提高了10倍或100倍以上。因此，可以大大改善相位不連續(xù)性等時(shí)鐘的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)；另外，在需要高精度時(shí)鐘的業(yè)務(wù)設(shè)備(如交換機(jī)、基站控制器等)中，根據(jù)本發(fā)明可消除主備時(shí)鐘板倒換時(shí)因時(shí)鐘相位不對(duì)齊或?qū)R精度較長(zhǎng)帶來(lái)的斷鏈等問(wèn)題，從而大大提供了設(shè)備的可靠性。


圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的對(duì)齊相位裝置的示意圖；圖2示出了本發(fā)明的使主備相位對(duì)齊的裝置的示意圖；圖3示出了DDS的功能框圖；圖4示出了相位檢測(cè)模塊的示意圖；圖5示出本發(fā)明的主備時(shí)鐘板相位對(duì)齊的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
為了便于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員理解和實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，現(xiàn)結(jié)合附圖描繪本發(fā)明的實(shí)施例。
如圖2所示，本發(fā)明提供了一種使主備時(shí)鐘板相位對(duì)齊的裝置，包括直接數(shù)字合器件(DDS)、鎖相器、相位檢測(cè)模塊和中央處理單元(CPU)。
DDS用于調(diào)整時(shí)鐘板的相位，諸如AD7008、AD9852等的DDS器件具有相位調(diào)制功能。如圖3所示，通過(guò)改變相位寄存器的值，可以直接調(diào)節(jié)DDS的輸出信號(hào)相位，而不用改變DDS頻率寄存器的值，即可以在不改變輸出頻率的情況下直接調(diào)整輸出相位。
鎖相器用于根據(jù)輸入?yún)⒖荚磿r(shí)鐘源進(jìn)行鎖相處理，當(dāng)主備兩塊時(shí)鐘板鎖相器的輸入是同一個(gè)時(shí)鐘參考源，經(jīng)過(guò)鎖相處理后可以確保主備板輸出頻率的一致。鎖相處理后的時(shí)鐘作為DDS的輸入。
相位檢測(cè)模塊用來(lái)檢測(cè)本板與對(duì)板的相位相比是超前還是滯后。該模塊可通過(guò)邏輯器件實(shí)現(xiàn)。圖4示出了相位檢測(cè)模塊的示意圖，其中，Rstn為復(fù)位端，CLK_ME為本板輸出的時(shí)鐘，CLK_AN為對(duì)板輸出的時(shí)鐘，PHASE_ERR為相位檢測(cè)結(jié)果(“1”表示相位滯后，“0”表示是相位超前)。相位檢測(cè)模塊的實(shí)現(xiàn)原理當(dāng)本板時(shí)鐘的上升沿來(lái)時(shí)，監(jiān)測(cè)對(duì)板是高電平還是電平。如果是高電平表示相位滯后，如果是低電平表示是相位超前。
CPU根據(jù)相位檢測(cè)模塊檢測(cè)的結(jié)果決定調(diào)整DDS的方向。
下面介紹本發(fā)明的使主備時(shí)鐘板相位對(duì)齊的方法。
如圖5所示，在步驟1中，鎖相器對(duì)時(shí)鐘板的輸出時(shí)鐘進(jìn)行初步調(diào)整，以便主備用時(shí)鐘板經(jīng)過(guò)鎖相后，使兩者的頻率保持一致，然后，在步驟2中，經(jīng)鎖相后的時(shí)鐘輸入到DDS中，在步驟3中，當(dāng)本時(shí)鐘板為備用時(shí)鐘板時(shí)，相位檢測(cè)模塊檢測(cè)本板與對(duì)板輸出的時(shí)鐘(同頻率)的相位差，然后執(zhí)行步驟4；當(dāng)本時(shí)鐘板為主用時(shí)，不調(diào)節(jié)DDS。
在步驟4中，CPU根據(jù)相位檢測(cè)模塊所檢測(cè)的相位差調(diào)節(jié)本板DDS的相位寄存器的值，DDS根據(jù)相位寄存器的值調(diào)節(jié)本板的時(shí)鐘輸出，使得備用時(shí)鐘板的輸出時(shí)鐘和主用時(shí)鐘板的相位對(duì)齊。
主備時(shí)鐘板相位對(duì)齊的精度取決于DDS的器件相位寄存器的位數(shù)和DDS的輸出時(shí)鐘頻率。其對(duì)齊精度為1/(fout*2N)，fout表示的是DDS的輸出頻率，N為DDS器件的相位寄存器的位數(shù)；這是相位對(duì)齊的精度在理論上所能達(dá)到最高的精度和最小的調(diào)節(jié)步長(zhǎng)。例如DDS輸出的時(shí)鐘為16.384MHz，DDS的相位寄存器的位數(shù)為14，那么調(diào)整最小步長(zhǎng)可達(dá)1/(16.384*106)/(214)＝0.0038ns。當(dāng)輸出頻率為2.048MHz，調(diào)整的最小步長(zhǎng)為0.03ns。
為了快速和高精度的對(duì)齊主備時(shí)鐘板的相位，可根據(jù)讀取相位誤差的情況對(duì)DDS的相位寄存器進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，當(dāng)發(fā)現(xiàn)一直是滯后(如對(duì)相位檢測(cè)模塊的輸出檢測(cè)10次時(shí)，發(fā)現(xiàn)大于等于7次為高電平時(shí)，即，相位檢測(cè)模塊輸出高電平的概率接近1時(shí))或超前(如對(duì)相位檢測(cè)模塊的輸出檢測(cè)10次時(shí)，發(fā)現(xiàn)大于等于7次為低電平時(shí)，即，相位檢測(cè)模塊輸出低電平的概率接近1時(shí))時(shí)，采用較大的調(diào)整步長(zhǎng)(如最小步長(zhǎng)的10倍)向前或向后調(diào)整；當(dāng)存在一會(huì)兒超前、一會(huì)兒滯后的情況，即，對(duì)相位檢測(cè)模塊的輸出檢測(cè)10次時(shí)，發(fā)現(xiàn)大約6次為高電平或大約4次為高電平時(shí)，即，相位檢測(cè)模塊輸出高電平的概率接近0.5時(shí)，此時(shí)表明相位已經(jīng)基本對(duì)齊了，應(yīng)該較少調(diào)整的步長(zhǎng)(如采用最小步長(zhǎng))；當(dāng)超前和滯后的比例接近50％時(shí)，CPU就不需要調(diào)整DDS了。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)鎖相處理和主備對(duì)齊處理，不僅保證主備時(shí)鐘的最終輸出的時(shí)鐘的頻率和相位保持一致，而且使主備時(shí)鐘板相位對(duì)齊的精度提高到1ns量級(jí)或更高；較現(xiàn)有的技術(shù)將主備對(duì)齊的相位精度提高了10倍或100倍以上。因此，可以大大改善相位不連續(xù)性等等時(shí)鐘的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)；另外，在需要高精度時(shí)鐘的業(yè)務(wù)設(shè)備(如交換機(jī)、基站控制器等)中，根據(jù)本發(fā)明可消除主備時(shí)鐘板倒換時(shí)因時(shí)鐘相位不對(duì)齊或?qū)R精度較長(zhǎng)帶來(lái)的斷鏈等問(wèn)題，從而大大提供了設(shè)備的可靠性。
雖然通過(guò)實(shí)施例描繪了本發(fā)明，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，就可使本發(fā)明有許多變形和變化，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種使主備時(shí)鐘板相位對(duì)齊的裝置，其特征在于，包括直接數(shù)字合成器件，用于根據(jù)相位寄存器的值調(diào)整本板時(shí)鐘的相位；相位檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)本板輸出時(shí)鐘與對(duì)板時(shí)鐘之間的相位差；中央處理單元，用于根據(jù)相位檢測(cè)模塊所檢測(cè)的相位差計(jì)算直接數(shù)字合成器件中的相位寄存器的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使主備時(shí)鐘板相位對(duì)齊的裝置，其特征在于，所述的裝置還包括鎖相器，用于根據(jù)時(shí)鐘板的參考時(shí)鐘進(jìn)行鎖相調(diào)整。
3.一種使主備時(shí)鐘板相位對(duì)齊的方法，其特征在于，包括當(dāng)本時(shí)鐘板為備用時(shí)鐘板時(shí)，執(zhí)行步驟A、相位檢測(cè)模塊檢測(cè)本時(shí)鐘板輸出的時(shí)鐘與對(duì)板輸出的時(shí)鐘的相位差；B、中央處理單元根據(jù)相位檢測(cè)模塊所檢測(cè)的相位差使直接數(shù)字合成器件對(duì)齊備用時(shí)鐘板和主用時(shí)鐘板的相位。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的使主備時(shí)鐘板相位對(duì)齊的方法，其特征在于，所述的步驟B進(jìn)一步包括B1、中央處理單元根據(jù)相位檢測(cè)模塊所檢測(cè)的相位關(guān)系獲得直接數(shù)字合成器件的相位寄存器的值；B2、直接數(shù)字合成器件根據(jù)其相位寄存器的值調(diào)整本時(shí)鐘板的相位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的使主備時(shí)鐘板相位對(duì)齊的方法，其特征在于，所述的步驟B1進(jìn)一步包括當(dāng)相位檢測(cè)模塊的檢測(cè)的相位差為第一預(yù)定值時(shí)，中央處理單元采用第一預(yù)定步長(zhǎng)調(diào)整直接數(shù)字合成器件相位寄存器的值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的使主備時(shí)鐘板相位對(duì)齊的方法，其特征在于，所述的步驟B1進(jìn)一步包括當(dāng)相位檢測(cè)模塊的相位所檢測(cè)的相位差為第二預(yù)定值時(shí)，中央處理單元采用第二預(yù)定步長(zhǎng)調(diào)整直接數(shù)字合成器件相位寄存器的值，所述的第二預(yù)定值小于所述的第一預(yù)定值，所述的第二預(yù)定步長(zhǎng)小于所述的第一預(yù)定步長(zhǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6其中之一所述的使主備時(shí)鐘板相位對(duì)齊的方法，其特征在于，所述的相位檢測(cè)模塊所檢測(cè)的相位差以其輸出的高電平或低電平的頻率來(lái)衡量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使主備時(shí)鐘板相位對(duì)齊的方法，其特征在于，所述的第一預(yù)定值為大于0.7或小于0.3，所述的第二預(yù)定值為0.55至0.7和0.3至0.45之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的使主備時(shí)鐘板相位對(duì)齊的方法，其特征在于，所述的方法還包括當(dāng)本時(shí)鐘板的時(shí)鐘輸入到直接數(shù)字合成器件之前，本時(shí)鐘板的時(shí)鐘信號(hào)還經(jīng)過(guò)鎖相器進(jìn)行處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的使主備時(shí)鐘板相位對(duì)齊的方法，其特征在于，所述的方法還包括當(dāng)本時(shí)鐘為主用時(shí)鐘板時(shí)，不調(diào)節(jié)本時(shí)鐘板輸出時(shí)鐘的相位。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種使主備時(shí)鐘板相位對(duì)齊的裝置，包括直接數(shù)字合成器件，用于調(diào)整本板時(shí)鐘的相位；相位檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)本板輸出時(shí)鐘與對(duì)板時(shí)鐘之間的相位差；中央處理單元，用于根據(jù)相位檢測(cè)模塊所檢測(cè)的相位差計(jì)算直接數(shù)字合成器件中的相位寄存器的值；鎖相器，用于對(duì)時(shí)鐘板的輸入時(shí)鐘進(jìn)行鎖相。本發(fā)明還公開(kāi)了一種使主備時(shí)鐘板相位對(duì)齊的方法，包括當(dāng)本時(shí)鐘板為備用時(shí)鐘板時(shí)，執(zhí)行步驟相位檢測(cè)模塊檢測(cè)本時(shí)鐘板輸出的時(shí)鐘與對(duì)板輸出的時(shí)鐘的相位差；中央處理單元根據(jù)相位檢測(cè)模塊所檢測(cè)的相位差使直接數(shù)字合成器件對(duì)齊備用時(shí)鐘板和主用對(duì)齊的相位。根據(jù)本發(fā)明，可提高時(shí)鐘板輸出時(shí)鐘的相位對(duì)齊的精度。
文檔編號(hào)H04L7/00GK1889415SQ20051007995
公開(kāi)日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2005年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月27日
發(fā)明者張慶 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司