CN103684736A - 一种高速通信中时钟同步的方法 - Google Patents

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郑庆荣
陈湘瑜
高志刚
范长澜
金家培
巢献忠
蔡冰昊
赵清皓
白刚屹
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Abstract

一种高速通信中时钟同步的方法，涉及用于传输数字信号的方法和设备，尤其涉及高速通信的接收端与发射端时钟同步的方法，包括以下步骤：发送端和接收端设置同步时钟，由发送端发送同步信号到接收端；接收端修正本地时钟信号，建立同步；接收端根据收到的正常通信信号，计算每个信号的周期，实时进行同步修正，维持同步；当数据信号出现长零和长幺时，发送端加入同步信号，使接收端能够继续提取同步信号，实时计算信号周期；计算并试验验证可能产生失步的最短码长，当传输的数据超过最短码长时，***同步修正信号，使接收端能及时修正同步的积累误差。本发明可以解决因无法提取信号时钟或提取时钟中断导致通信失败的问题，提高数据通信的效率。

Description

一种高速通信中时钟同步的方法
技术领域
本发明涉及用于传输数字信号的方法和设备，尤其涉及高速通信的接收端与发射端时钟同步的方法。
背景技术
高速数据传输需要考虑效率，通常不用异步传输，因为异步传输每八个数据位必须***一位起始位和一位结束位，有时可能还要有校验位，实际效率一般最高是80%，如果要前向纠错，除了增加纠错码外，纠错码也要有校验位，那么效率更低了，因此通常采用同步传输，因为同步传输不用起始位、停止位和校验位，但是同步传输需要收发端信号严格同步，这样就必须传输开始时加入一段同步码，使收发端能够严格同步，当数据量趋向无穷大时，传输效率也趋向100%，但是运用到无线传输时，由于信号的路径不同，相邻信号间的延时也不尽相同，当传输达到一定数量时，延时的积累误差堆积到一定值后，会导致收发两端的同步失效。
中国发明专利申请“一种异步数据的同步传输方法和***”（发明专利申请号：201010165369.X公开号：CN101820324A）公开了一种异步数据的同步传输方法和***，包括发送端将异步数据封装到同步数据帧传输到接收端；该接收端接收同步数据进行解封装，将得到的该异步数据写入该接收端的缓冲区，利用一异步数据的读时钟读取该异步数据并输出到外部接收装置；该接收端还利用缓冲区的数据深度信息调整该读时钟的频率，当该缓冲区中的数据深度增大时，增大该读时钟的频率，当该缓冲区为空时，输出表示空闲的数据。该发明虽然解决了连续同步传输异步数据的滑码问题，但是，当高速通信信号因出现长零长幺这类无法提取信号时钟，或者提取时钟中断时，延时的积累误差仍然会导致通信失败。
发明内容
本发明的目的是提供一种高速通信中时钟同步的方法，通过对本地振荡源进行延时校准，解决因无法提取信号时钟或提取时钟中断导致通信失败的问题。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种高速通信中时钟同步的方法，用于高速通信的接收端与发射端的时钟同步，其特征在于包括以下步骤：
S100：发送端设置同步时钟，在通信的起始时，由发送端发送同步信号到接收端；
S200：在接收端设置同频率的本地时钟，接收端根据接收到的同步信号，修正本地时钟信号，建立同步；
S300：接收端根据收到的正常通信信号，计算每个信号的周期，实时进行同步修正，维持同步；
S400：当数据信号出现长"0"和长"1"时，发送端在长"0"和长"1"中加入同步信号，使接收端能够继续提取同步信号，实时计算正确的信号周期；
S500：计算并试验验证可能产生失步的最短码长，当传输的数据超过最短码长时，***同步修正信号，使接收端能及时修正同步的积累误差。
本发明的高速通信中时钟同步的方法的一种较佳的技术方案，其特征在于还包括以下步骤：
S600：在数据通信的帧结构中加入用于前向纠错的冗余代码，将所述的同步修正信号***冗余代码中，使接收端可以在执行数据纠错的同时，提取用于修正本地时钟的时钟同步信号。
本发明的高速通信中时钟同步的方法的一种更好的技术方案，其特征在于还包括以下步骤：
S700：在发送端和接收端建立断点记忆及重发机制，当数据通信发生异常失步时，发送端记录失步点，并根据记录的失步点重新发送同步信号到接收端，重新传送失步点之后的数据帧。
本发明的有益效果是：
1.本发明的高速通信中时钟同步的方法，可以通过对本地振荡源进行延时校准，解决因无法提取信号时钟或提取时钟中断导致通信失败的问题。
2.本发明的高速通信中时钟同步的方法，通过将同步修正信号***冗余代码中，使用同一段冗余代码完成对数据的前向纠错和时钟同步功能，可以进一步提高数据通信的效率。
附图说明
图1是本发明高速通信中时钟同步的方法的控制流程图；
图2是使用本发明高速通信中时钟同步方法的数据通信电路的电原理图。
图中，1-单片同步/异步转换器，2-调制解调器，3-本地振荡源模块，TD_in-异步数据输入，RD_out-异步数据输出，STD_C_out-同步数据输入时钟信号，STD_in-同步数据输入，SRD_C_out-同步数据输出时钟信号，SRD_out-同步数据输出。
具体实施方式
为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步地详细描述。
本发明的高速通信中时钟同步的方法的控制流程如图1所示，用于高速通信的接收端与发射端的时钟同步，包括以下步骤：
S100：发送端设置同步时钟，在通信的起始时，由发送端发送同步信号到接收端；
S200：在接收端设置同频率的本地时钟，接收端根据接收到的同步信号，修正本地时钟信号，建立同步；
S300：接收端根据收到的正常通信信号，计算每个信号的周期，实时进行同步修正，维持同步；
S400：当数据信号出现长"0"和长"1"时，发送端在长"0"和长"1"中加入同步信号，使接收端能够继续提取同步信号，实时计算正确的信号周期；
S500：计算并试验验证可能产生失步的最短码长，当传输的数据超过最短码长时，***同步修正信号，使接收端能及时修正同步的积累误差。
数据通信的异步和同步的区别是同步以振荡源为基础,根据每个周期发送数据，而异步是根据有效起始位来识别的。如果同步串行的速率不能和异步串行的速率完全吻合，最终造成的结果是数据传输的误码。本发明的高速通信中时钟同步的方法能够避免高速通信信号因出现长零长幺这类无法提取信号时钟或提取时钟中断时出现的通信失败。本发明的高速通信中时钟同步的方法可以采用多种电路实现，其基本电路包括：本地振荡源，信号采样时钟提取电路、比较电路、本振修正电路，其中，本地振荡源提供基准时钟，信号采样提供信号时钟，比较电路计算两种时钟的差值，根据此差值通过本振修正电路对本地振荡源进行延时校准。发送端的时钟源和接收端的时钟源（本地振荡源）可以采用晶体振荡器，信号采样时钟提取模块是AD采样电路，时钟比较、修正模块通常由单片机通过程序控制执行本发明的控制方法实现。
图2是使用本发明高速通信中时钟同步方法的数据通信电路的一个实施例，图中采用FX469调制解调器2以同步串行方式工作,对外接口是异步串行口，通过MAS7838单片同步/异步转换器1执行通信数据的同步/异步转换。本地振荡源模块3由晶体振荡器和4位二进制计数器HC93组成，连接到单片同步/异步转换器1的TMG输入端。
在图2所示的实施例中，发送端的STD_C_out给出一个本地信号作为同步传输时的时钟，MAS7838单片同步/异步转换器1根据这个时钟，将异步串行口上的数据去除起始位、校验位、停止位后，通过STD_in传送到给FX469调制解调器2，进行同步发送，这一过程可以理解为DA变换。在真正数据发送前，FX469调制解调器2先发送一段包含STD_C_out信息的信号作为接收端时钟校准基准。
接收端的FX469调制解调器2将接收到的同步信号进行AD变换，提取发送端的时钟基准信号；时钟比较、修正模块（图中未表示）根据发送端的时钟基准信号，校准本地端时钟，使其与发送端高度一致，并把此时钟作为接收同步信号SRD_C_out，提供给MAS7838单片同步/异步转换器1,MSA7838依据此时钟逐位接收数据信号SRD_out，然后根据异步通信的要求进行拼装，添加起始位、校验位、停止位。
在图1所示的本发明的高速通信中时钟同步的方法的实施例中，还包括以下步骤：
S600：在数据通信的帧结构中加入用于前向纠错的冗余代码，所述的同步修正信号***冗余代码中，同一段冗余代码既完成对数据的前向纠错功能，也兼顾到让接收端提取同步时钟之用，使接收端可以在执行数据纠错的同时，提取用于修正本地时钟的时钟同步信号。
根据本发明的高速通信中时钟同步的方法的一种改进的实施例，数据通信还包括断点续传机制，其控制过程包括以下步骤：
S700：在发送端和接收端建立断点记忆及重发机制，当数据通信发生异常失步时，发送端记录失步点，并根据记录的失步点重新发送同步信号到接收端，重新传送失步点之后的数据帧。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的技术方案，而并非用作为对本发明的限定，任何基于本发明的实质精神对以上所述实施例所作的变化、变型，都将落在本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种高速通信中时钟同步的方法，用于高速通信的接收端与发射端的时钟同步，其特征在于包括以下步骤：
S100：发送端设置同步时钟，在通信的起始时，由发送端发送同步信号到接收端；
S200：在接收端设置同频率的本地时钟，接收端根据接收到的同步信号，修正本地时钟信号，建立同步；
S300：接收端根据收到的正常通信信号，计算每个信号的周期，实时进行同步修正，维持同步；
S400：当数据信号出现长"0"和长"1"时，发送端在长"0"和长"1"中加入同步信号，使接收端能够继续提取同步信号，实时计算正确的信号周期；
S500：计算并试验验证可能产生失步的最短码长，当传输的数据超过最短码长时，***同步修正信号，使接收端能及时修正同步的积累误差。
2.根据权利要求1所述的高速通信中时钟同步的方法，其特征在于还包括以下步骤：
S600：在数据通信的帧结构中加入用于前向纠错的冗余代码，将所述的同步修正信号***冗余代码中，使接收端可以在执行数据纠错的同时，提取用于修正本地时钟的时钟同步信号。
3.根据权利要求1或2所述的高速通信中时钟同步的方法，其特征在于还包括以下步骤：
S700：在发送端和接收端建立断点记忆及重发机制，当数据通信发生异常失步时，发送端记录失步点，并根据记录的失步点重新发送同步信号到接收端，重新传送失步点之后的数据帧。
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