一种基于SOPC技术的晶振驯服方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于SOPC技术的晶振驯服方法和系统，包括获取控制回路反馈回来的驯服时钟信号和外部的标准时钟信号之间的相位差信号，对所述相位差信号进行老化温度补偿后控制晶振产生时钟信号，根据所述相位差信号对所述时钟信号进行分频处理得到与所述标准时钟信号同频率的等频时钟信号，对所述等频时钟信号进行相位补偿得到新的驯服时钟信号，根据预设算法控制所述新的驯服时钟信号跟踪所述标准时钟信号；本发明专利技术结合了相位补偿、老化温度补偿和闭环跟踪控制可以实现驯服时钟信号快速准确的跟踪；利用SOPC自带的可编程硬件系统和可编程控制器实现晶振驯服，可以得到高稳定、高精度、自守时的时钟信号，同时系统集成度高，体积小，使用方便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高精度时钟系统领域，尤其涉及一种基于SOPC技术的晶振驯服方法和系统。
技术介绍
晶振作为电子系统的时钟源，经过分频后作为系统时间，为系统提供精确的时间。目前市面上根据晶振的功能和实现技术的不同，可以将晶振分为温度补偿晶体振荡器(TCXO)、压控晶体振荡器(VCXO)、普通晶体振荡器(SPXO)、恒温晶体振荡器(OCXO)，这些晶振可以满足大部分市场的需求，但是晶振自身随着使用环境温度、电压的变化及时间的推移，晶振输出的时钟信号频率会出现一些偏移，不能满足电厂、变电站、航空等领域要求高精度，高稳定性的市场需要。基于SOPC(System-on-a-Programmable-Chip，可编程片上系统)技术的驯服晶振模块可以成功的解决以上困扰，不仅把成本控制在可以接受的范围内，同时把时钟的精度提高到纳秒级别，满足目前市面上对高稳定，高精度低成本领域的市场需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种基于SOPC技术的晶振驯服方法和系统，利用SOPC自带的可编程硬件系统和可编程控制器实现晶振驯服，可以得到高稳定、高精度、自守时的时钟信号，同时系统集成度高，体积小，使用方便。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一方面，本专利技术提出一种基于SOPC技术的晶振驯服方法，包括：获取外部的标准时钟信号和控制回路反馈回来的驯服时钟信号，根据所述标准时钟信号和所述驯服时钟信号得到所述驯服时钟信号的相位差信号；对所述相位差信号进行老化温度补偿得到调节电压信号；根据所述调节电压信号控制晶振产生时钟信号；根据所述相位差信号对所述时钟信号进行分频处理得到与所述标准时钟信号同频率的等频时钟信号；对所述等频时钟信号进行相位补偿得到新的驯服时钟信号；根据预设算法控制所述新的驯服时钟信号跟踪所述标准时钟信号，直到所述新的驯服时钟信号和所述标准时钟信号的相位差在预设的精度范围内。其中，所述对所述相位差信号进行老化温度补偿得到调节电压信号之前，还包括：对所述相位差信号进行滤波处理。其中，所述晶振为压控振荡器或温控振荡器，所述预设算法包括对应于所述压控振荡器的跟踪控制算法和对应于所述温控振荡器的跟踪控制算法，所述预设算法可以根据所述晶振的类别自动调取。其中，所述根据所述调节电压信号控制晶振产生时钟信号之后，还包括：将所述时钟信号进行倍频处理得到高频时钟信号。其中，所述根据预设算法控制所述新的驯服时钟信号跟踪所述标准时钟信号，直到所述新的驯服时钟信号和所述标准时钟信号的相位差在预设的精度范围内之后，还包括：将所述新的驯服时钟信号输出。另一方面，本专利技术提出一种基于SOPC技术的晶振驯服系统，包括：外部时钟源模块，用于获取外部的标准时钟信号；相位检测模块，用于获取外部的标准时钟信号和控制回路反馈回来的驯服时钟信号，根据所述标准时钟信号和所述驯服时钟信号得到所述驯服时钟信号的相位差信号；老化温度补偿模块，用于对所述相位差信号进行老化温度补偿得到调节电压信号；晶振，用于根据所述调节电压信号控制晶振产生时钟信号；分频器，用于根据所述相位差信号对所述时钟信号进行分频处理得到与所述标准时钟信号同频率的等频时钟信号；延时处理模块，用于对所述等频时钟信号进行相位补偿得到新的驯服时钟信号；控制器，用于根据预设算法控制所述新的驯服时钟信号跟踪所述标准时钟信号，直到所述新的驯服时钟信号和所述标准时钟信号的相位差在预设的精度范围内。其中，还包括：滤波器，用于对所述相位差信号进行滤波处理。其中，还包括：D/A转换器，用于将所述调节电压信号对应的数字信号转换为模拟信号，并发送给所述晶振。其中，还包括：倍频器，用于将所述时钟信号进行倍频处理得到高频时钟信号。其中，还包括：信号输出模块，用于将所述新的驯服时钟信号输出。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果为：本专利技术基于SOPC技术的晶振驯服方法和系统，包括获取外部的标准时钟信号和控制回路反馈回来的驯服时钟信号，根据所述标准时钟信号和所述驯服时钟信号得到所述驯服时钟信号的相位差信号，对所述相位差信号进行老化温度补偿得到调节电压信号，根据所述调节电压信号控制晶振产生时钟信号，根据所述相位差信号对所述时钟信号进行分频处理得到与所述标准时钟信号同频率的等频时钟信号，对所述等频时钟信号进行相位补偿得到新的驯服时钟信号，根据预设算法控制所述新的驯服时钟信号跟踪所述标准时钟信号，直到所述新的驯服时钟信号和所述标准时钟信号的相位差在预设的精度范围内；本专利技术结合了相位补偿、老化温度补偿和闭环跟踪控制可以实现驯服时钟信号快速准确的跟踪；利用SOPC自带的可编程硬件系统和可编程控制器实现晶振驯服，可以得到高稳定、高精度、自守时的时钟信号，同时系统集成度高，体积小，使用方便。附图说明图1是本专利技术基于SOPC技术的晶振驯服方法第一个实施例的方法流程图。图2是本专利技术基于SOPC技术的晶振驯服方法第二个实施例的方法流程图。图3是本专利技术基于SOPC技术的晶振驯服系统实施例的系统结构图。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。实施例一参见图1，图1是本专利技术基于SOPC技术的晶振驯服方法第一个实施例的方法流程图。在第一实施例中，该晶振驯服方法包括：S101，获取外部的标准时钟信号和控制回路反馈回来的驯服时钟信号，根据所述标准时钟信号和所述驯服时钟信号得到所述驯服时钟信号的相位差信号；SOPC可编程片上系统自带FPGA(Field-ProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)的可编程硬件系统和可编程控制器，本专利技术利用SOPC的硬件结构，并通过软件来控制该硬件结构实现晶振驯服的功能。上述标准时钟信号为北斗卫星提供的1PPS秒脉冲，通过负反馈回路实现驯服时钟信号，即目标时钟信号相对于该标准时钟信号的跟踪控制。S102，对所述相位差信号进行老化温度补偿得到调节电压信号；晶振在使用过程中，随着使用时间和自身温度的变化其输出的信号会出现相位和频率的偏离现象，需对其进行相应的老化补偿和温度补偿，本专利技术采用PID(ProportionIntegrationDifferentiation，比例积分微分)算法，通过调节相应的参数进行老化温度补偿。S103，根据所述调节电压信号控制晶振本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于SOPC技术的晶振驯服方法，其特征在于，包括：获取外部的标准时钟信号和控制回路反馈回来的驯服时钟信号，根据所述标准时钟信号和所述驯服时钟信号得到所述驯服时钟信号的相位差信号；对所述相位差信号进行老化温度补偿得到调节电压信号；根据所述调节电压信号控制晶振产生时钟信号；根据所述相位差信号对所述时钟信号进行分频处理得到与所述标准时钟信号同频率的等频时钟信号；对所述等频时钟信号进行相位补偿得到新的驯服时钟信号；根据预设算法控制所述新的驯服时钟信号跟踪所述标准时钟信号，直到所述新的驯服时钟信号和所述标准时钟信号的相位差在预设的精度范围内。

【技术特征摘要】
1.一种基于SOPC技术的晶振驯服方法，其特征在于，包括：
获取外部的标准时钟信号和控制回路反馈回来的驯服时钟信号，根据所
述标准时钟信号和所述驯服时钟信号得到所述驯服时钟信号的相位差信号；
对所述相位差信号进行老化温度补偿得到调节电压信号；
根据所述调节电压信号控制晶振产生时钟信号；
根据所述相位差信号对所述时钟信号进行分频处理得到与所述标准时
钟信号同频率的等频时钟信号；
对所述等频时钟信号进行相位补偿得到新的驯服时钟信号；
根据预设算法控制所述新的驯服时钟信号跟踪所述标准时钟信号，直到
所述新的驯服时钟信号和所述标准时钟信号的相位差在预设的精度范围内。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述相位差信号进
行老化温度补偿得到调节电压信号之前，还包括：
对所述相位差信号进行滤波处理。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶振为压控振荡器或
温控振荡器，所述预设算法包括对应于所述压控振荡器的跟踪控制算法和
对应于所述温控振荡器的跟踪控制算法，所述预设算法可以根据所述晶振的
类别自动调取。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述调节电压信
号控制晶振产生时钟信号之后，还包括：
将所述时钟信号进行倍频处理得到高频时钟信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设算法控制所
述新的驯服时钟信号跟踪所述标准时钟信号，直到所述新的驯服时钟信号和
所述标准时钟信号的相位差在预设的精度范...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁军，饶贤亮，王路斌，
申请(专利权)人：广州邦正电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44