本發(fā)明涉及設備同步觸發(fā)，特別涉及一種多設備高精度同步系統及方法。

背景技術：

1、現有的同步觸發(fā)技術，大多是針對單設備(單fpga)多通道的同步，使用同源但是相位關系未知的時鐘作為所有通道的采樣時鐘，并且保證觸發(fā)同時送達每一個通道，這樣多個通道之間就能同步完成信號發(fā)射或者信號采集操作。

2、但現有的數字處理設備，大多都是采樣率(例如dac或adc)遠高于fpga所能跟上的時鐘頻率。在這種情況下，fpga必須與輸入(來自adc)或者輸出(到dac)的數據有一個交互的部分(例如jesd204?block)，這就需要兩個重要的時鐘——驅動dac或adc的采樣時鐘，以及驅動fpga中與dac或adc交互的部分的fpga時鐘。如果需要完成設備與設備之間的同步，則只能保證使用精心匹配的電纜，讓每一路觸發(fā)盡可能同時到達不同設備，但是不同設備之間的fpga時鐘很可能是不同的，采樣時鐘也可能是不同的。

3、因而上述這種傳統方法存在以下幾個缺點：

4、1、使用不同fpga時鐘和采樣時鐘的設備之間進行同步，精度只能到幾十甚至幾百納秒，完全無法滿足現在需要高精度同步的應用(例如mimo)的需求。

5、2、即使使用了同頻時鐘，不同設備之間的時鐘相位關系的不確定也會導致同步精度較差。

6、3、不同通道的傳輸延時和時鐘偏斜的不確定性也會導致同步精度變差；若采用在fpga內部調整延時的做法來抵消這個影響，難點在于測量傳輸延時和時鐘偏斜，并且測量出來的傳輸延時不能夠在不同的多設備系統之間復用。

技術實現思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種多設備高精度同步系統及方法，解決了不同頻時鐘的設備之間的高精度同步問題。

2、本發(fā)明提供了一種多設備高精度同步系統，具體技術方案如下：

3、系統包括若干個同步設備、高頻參考時鐘、時鐘生成器以及轉換器，所述同步設備之間通過同步控制線組連接，所述高頻參考時鐘輸入到時鐘生成器中，所述時鐘生成器輸出兩路時鐘信號，分別為采樣時鐘和fpga時鐘，所述采樣時鐘輸入到所述轉換器中，所述fpga時鐘輸入到所述同步設備；

4、所述同步設備包括時鐘管理模塊、數字處理模塊、數據交互相模塊、狀態(tài)機以及對應的狀態(tài)控制模塊；所述時鐘生成器通過處理模塊連接所述時鐘管理模塊，所述狀態(tài)機與所述數據交互模塊、數據處理模塊控制連接；所述狀態(tài)機通過同步控制線組與其它同步設備的狀態(tài)機連接。

5、進一步的，所述高頻參考時鐘為10mhz，所述fpga時鐘和采樣時鐘為所述高頻參考時鐘的整數倍。

6、進一步的，所述時鐘管理模塊還包括外部參考時鐘的輸入輸出接口。

7、進一步的，所述外部參考時鐘為10mhz。

8、進一步的，所述轉換器為adc模塊或dac模塊。

9、本發(fā)明基于上述系統還提供了一種多設備高精度同步方法，具體方案如下：

10、s1：設定其中一個同步設備為主設備，其余同步設備為從設備，主從設備進行初始化，完成各時鐘的同步對齊，進入空閑狀態(tài)；

11、s2：外部觸發(fā)輸入，主設備進入準備狀態(tài)并拉低同步信號線，從設備會在同步信號線上的下降沿后也進入準備狀態(tài)；

12、s3：當所有設備準備完成后，主從設備均進入觸發(fā)狀態(tài)；

13、s4：進入觸發(fā)狀態(tài)后，主設備接收外部觸發(fā)信號，并在下一個10mhz時鐘的上升沿拉低同步信號線，發(fā)起同步，進入采樣過程。

14、進一步的，步驟s3中，當所有設備準備完成后，就緒信號線變高，從設備向主設備反饋就緒完成信號，主設備識別到所有從設備就緒后，釋放同步信號線，所有設備一同進入觸發(fā)狀態(tài)。

15、進一步的，采樣時所述同步設備處于運行狀態(tài)，所述運行狀態(tài)為所述同步設備執(zhí)行其主要功能的狀態(tài)。

16、進一步的，所述同步設備處于運行狀態(tài)時，如果所述同步設備執(zhí)行持續(xù)時間有限的任務，則持續(xù)拉低就緒信號線，直至完成，完成后與其它同步設備一起進入空閑或觸發(fā)狀態(tài)。

17、進一步的，所述同步設備處于運行狀態(tài)時，如果所述同步設備執(zhí)行持續(xù)時間無限的任務，則在運行狀態(tài)時釋放就緒信號線，允許其它同步設備在后續(xù)的同步操作中繼續(xù)使用就緒信號線。

18、本發(fā)明的有益效果如下：

19、通過使用fpga時鐘，采樣時鐘和觸發(fā)脈沖三者同步的方法來生成觸發(fā)脈沖，避免惡化時序，同時創(chuàng)建了一個比傳輸延時更長的周期作為觸發(fā)時鐘周期，且所有fpga時鐘周期和采樣時鐘周期都為觸發(fā)時鐘周期的整數倍，避免了電纜的傳輸延時和時鐘偏斜造成的不確定性，實現了精確脈沖的精確觸發(fā)。

技術特征：

1.一種多設備高精度同步系統，其特征在于，系統包括若干個同步設備、高頻參考時鐘、時鐘生成器以及轉換器，所述同步設備之間通過同步控制線組連接，所述高頻參考時鐘輸入到時鐘生成器中，所述時鐘生成器輸出兩路時鐘信號，分別為采樣時鐘和fpga時鐘，所述采樣時鐘輸入到所述轉換器中，所述fpga時鐘輸入到所述同步設備；

2.根據權利要求1所述的多設備高精度同步系統，其特征在于，所述高頻參考時鐘為10mhz，所述fpga時鐘和采樣時鐘為所述高頻參考時鐘的整數倍。

3.根據權利要求1所述的多設備高精度同步系統，其特征在于，所述時鐘管理模塊還包括外部參考時鐘的輸入輸出接口。

4.根據權利要求3所述的多設備高精度同步系統，其特征在于，所述外部參考時鐘為10mhz。

5.根據權利要求1所述的多設備高精度同步系統，其特征在于，所述轉換器為adc模塊或dac模塊。

6.一種多設備高精度同步方法，其特征在于，基于權利要求1-5任一所述的多設備高精度同步系統，方法包括：

7.根據權利要求6所述的多設備高精度同步方法，其特征在于，步驟s3中，當所有設備準備完成后，就緒信號線變高，從設備向主設備反饋就緒完成信號，主設備識別到所有從設備就緒后，釋放同步信號線，所有設備一同進入觸發(fā)狀態(tài)。

8.根據權利要求6所述的多設備高精度同步方法，其特征在于，采樣時所述同步設備處于運行狀態(tài)，所述運行狀態(tài)為所述同步設備執(zhí)行其主要功能的狀態(tài)。

9.根據權利要求8所述的多設備高精度同步方法，其特征在于，所述同步設備處于運行狀態(tài)時，如果所述同步設備執(zhí)行持續(xù)時間有限的任務，則持續(xù)拉低就緒信號線，直至完成，完成后與其它同步設備一起進入空閑或觸發(fā)狀態(tài)。

10.根據權利要求8所述的多設備高精度同步方法，其特征在于，所述同步設備處于運行狀態(tài)時，如果所述同步設備執(zhí)行持續(xù)時間無限的任務，則在運行狀態(tài)時釋放就緒信號線，允許其它同步設備在后續(xù)的同步操作中繼續(xù)使用就緒信號線。

技術總結
本發(fā)明公開了一種多設備高精度同步系統及方法，系統包括若干個同步設備、高頻參考時鐘、時鐘生成器以及轉換器，同步設備之間通過同步控制線組連接，高頻參考時鐘輸入到時鐘生成器中，時鐘生成器輸出采樣時鐘和FPGA時鐘兩路時鐘信號，采樣時鐘輸入到轉換器中，FPGA時鐘輸入到同步設備；同步設備包括時鐘管理模塊、數字處理模塊、數據交互相模塊、狀態(tài)機以及對應的狀態(tài)控制模塊；方法包括主從設備進行初始化，完成各時鐘的同步對齊，進入空閑狀態(tài)；外部觸發(fā)輸入，主從設備進入準備狀態(tài)，之后進入觸發(fā)狀態(tài)，主設備接收外部觸發(fā)信號，并在下一個10MHz時鐘的上升沿拉低同步信號線，發(fā)起同步，進入采樣過程；實現了多設備的高精度同步。

技術研發(fā)人員：向偉,姚希
受保護的技術使用者：成都中科四點零科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6