星载时间触发网络时间同步主节点的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种星载时间触发网络时间同步主节点的系统和方法，包括：同步主机，同步主机的IP核配置有顶层模块和多个子模块，顶层模块用于建立与外部信号之间的连接接口，以及建立各个子模块之间的通信；同步主机用于在星载时间触发网络的初始化同步和重启动同步过程中，通过主动开启冷启动过程进行网络同步，且同步主机的本地时钟与外部网络的时钟保持同步。本发明专利技术能够在星载时间触发网络的初始化同步和重启动同步过程中主动开启冷启动过程进行网络同步，通过将本地时钟集成到已建立的网络同步时钟上来实现网络时间同步，使得整个系统能够集成于可编程逻辑器件中，实现并维护了星载时间触发网络的周期同步性。了星载时间触发网络的周期同步性。了星载时间触发网络的周期同步性。

【技术实现步骤摘要】
星载时间触发网络时间同步主节点的系统和方法


[0001]本专利技术涉及通信
，具体地，涉及一种星载时间触发网络时间同步主节点的系统和方法。

技术介绍

[0002]随着我国航天事业的迅速发展，星载单机之间数据交互需求不断提升，对星上信息交换能力提出了更高的要求，多连互通的数据交互方式已成为发展趋势。
[0003]在此背景下，基于星上多平台组建分布式以太网络是解决这些问题的有效途径。时间触发以太网是一种高实时性、高资源利用率和高容错性的新型实时工控以太网，在工业领域进行了广泛的实践。作为一种分布式网络，时间触发以太网拥有超过1Gbps的通信速率，且在网络中增加时间属性和多种容错设计以保障时间关键消息的可靠传输，具备高确定性和高实时性等诸多优越特性。
[0004]然而，传统以太网络存在数据传输冲突问题，这会对星上数据传输的可靠性和实时性带来严重影响。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种星载时间触发网络时间同步主节点的系统和方法。
[0006]第一方面，本申请实施提供一种星载时间触发网络时间同步主节点的系统，包括：同步主机，所述同步主机的IP核配置有顶层模块和多个子模块，所述顶层模块用于建立与外部信号之间的连接接口，以及建立各个子模块之间的通信；其中：
[0007]所述同步主机，用于在星载时间触发网络的初始化同步和重启动同步过程中，通过主动开启冷启动过程进行网络同步，且所述同步主机的本地时钟与外部网络的时钟保持同步。
[0008]可选地，所述同步主机，还用于：
[0009]在冷启动过程结束后，与压缩主机之间周期性地交互PCF数据帧，并根据所述PCF数据帧确定各自的时间信息；
[0010]基于各自的时间信息，通过时序保持算法对同步主机本地的同步时钟进行纠正，以完成时间同步维护。
[0011]可选地，所述顶层模块包括：PSYNC模块，所述子模块包括：FIFO模块、RECV模块、PERM模块、CTRL模块、SEND模块、REG模块。
[0012]可选地，所述PSYNC模块，用于建立IP与外部信号之间的连接接口，以及定义各个子模块的内部参数和内部状态信号，并建立各个子模块之间的通信。
[0013]可选地，所述FIFO模块，用于对接收和发送的PCF数据帧进行缓存，并通过异步时钟读写来适配收发数据时钟频率偏差造成的数据采样偏移；
[0014]所述RECV模块，用于接收PCF数据帧，并对所述PCF数据帧进行数据解析；所述PCF
数据帧包括：CS帧、CA帧、IN帧；
[0015]所述PERM模块，用于对PCF数据帧进行固化处理，并恢复PCF数据帧的发送时间点信息；
[0016]所述CTRL模块，用于执行同步主节点同步过程状态机跳转及控制，完成故障检测；
[0017]所述SEND模块，用于执行冷启动过程中CS帧、CA帧的发送，以及进入同步状态后周期性IN帧的发送，完成同步启动和周期性同步维护；
[0018]所述REG模块，用于通过总线从模块外部注入同步控制参数，完成参数提取和分发。
[0019]可选地，所述CTRL模块，具体用于：
[0020]将接收的规律性和非规律性的IN帧作为断定同步时钟是否处于健康状态的先决条件；
[0021]根据接团检测算法的特点和执行时机设置三种不同类型的算法，所述三种不同类型的算法包括：同步结团检测算法，异步结团检测算法和相关结团检算法；
[0022]根据三种不同类型的算法，确定是否开启重启处理进程。
[0023]可选地，所述SEND模块，具体用于：
[0024]在每个集成周期内完成一次全局同步时钟的维护；其中，在周期性的时钟同步维护过程中，每个周期内，压缩主机CM、同步主机SM或者同步客户端SC将通过计算的同步时钟纠正值实施一次同步时钟的纠正。
[0025]第二方面，本申请实施例提供一种星载时间触发网络时间同步主节点的方法，应用于第一方面中任一项所述的星载时间触发网络时间同步主节点的系统中，用以在星载时间触发网络的初始化同步和重启动同步过程中主动开启冷启动过程进行网络同步，并将本地时钟集成到已建立的网络同步时钟上，以及在冷启动过程结束后进行周期性的同步维护。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0027]本专利技术中通过在星载时间触发网络的初始化同步和重启动同步过程中主动开启冷启动过程进行网络同步，同时具备直接将本地时钟集成到已建立的网络同步时钟上实现网络时间同步的功能，并在冷启动过程结束后进行周期性的同步维护。从而便于集成于可编程逻辑器件中；通用架构的设计便于星载实时网络同步主机功能的实现，实现并维护了星载时间触发网络的周期同步性，并具备了同步结团检测、异步结团检测和相关结团检测功能，能够对同步主机同步状态的健康和故障进行检查，工程效果好、调试方便，有效降低设计成本。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0029]图1为本实施例中星载时间触发网络的时间同步主机IP核的结构示意图；
[0030]图2为本实施例中星载时间触发网络的时间同步主机的启动、同步和失去同步过程状态图；
[0031]图3为本实施例中星载时间触发网络的PCF帧结构图；
[0032]图4为本实施例中星载时间触发网络的时间同步流程图。
具体实施方式
[0033]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0034]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。
[0035]需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0036]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种星载时间触发网络时间同步主节点的系统，其特征在于，包括：同步主机，所述同步主机的IP核配置有顶层模块和多个子模块，所述顶层模块用于建立与外部信号之间的连接接口，以及建立各个子模块之间的通信；其中：所述同步主机，用于在星载时间触发网络的初始化同步和重启动同步过程中，通过主动开启冷启动过程进行网络同步，且所述同步主机的本地时钟与外部网络的时钟保持同步。2.根据权利要求1所述的星载时间触发网络时间同步主节点的系统，其特征在于，所述同步主机，还用于：在冷启动过程结束后，与压缩主机之间周期性地交互PCF数据帧，并根据所述PCF数据帧确定各自的时间信息；基于各自的时间信息，通过时序保持算法对同步主机本地的同步时钟进行纠正，以完成时间同步维护。3.根据权利要求1所述的星载时间触发网络时间同步主节点的系统，其特征在于，所述顶层模块包括：PSYNC模块，所述子模块包括：FIFO模块、RECV模块、PERM模块、CTRL模块、SEND模块、REG模块。4.根据权利要求3所述的星载时间触发网络时间同步主节点的系统，其特征在于，所述PSYNC模块，用于建立IP与外部信号之间的连接接口，以及定义各个子模块的内部参数和内部状态信号，并建立各个子模块之间的通信。5.根据权利要求3所述的星载时间触发网络时间同步主节点的系统，其特征在于，所述FIFO模块，用于对接收和发送的PCF数据帧进行缓存，并通过异步时钟读写来适配收发数据时钟频率偏差造成的数据采样偏移；所述RECV模块，用于接收PCF数据帧，并对所述PCF数据帧进行数据解析；所述PCF数据帧包括：CS帧、CA帧、IN帧；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：关宁，罗宇，林闽佳，田文波，林川，
申请(专利权)人：上海航天计算机技术研究所，
类型：发明
国别省市：