一种级联触发系统的触发同步精度提升方法技术方案

本发明专利技术公开了一种级联触发系统的触发同步精度提升方法，涉及信号触发技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种级联触发系统的触发同步精度提升方法


[0001]本专利技术属于信号触发
，具体涉及一种级联触发系统的触发同步精度提升方法
。

技术介绍

[0002]在高速摄影
、
高速数据采集
、
医疗设备
、
能源和大型激光驱动装置等需要精密时序控制的系统中，同步触发信号的性能优劣直接影响这些系统的运行效率和运行精度
。
这些系统通常要求同步触发信号具备延时抖动低
、
调节分辨率高和调节范围广等特点
。
以信号侦察测向系统为例，其原理是先测量信号源到达多个接收天线的时间差
(
换而言之就是多通道之间的信号相位差
)
，然后基于这些时间差分析得到目标方位角度，由此系统通道间的同步误差将直接影响到测量目标方位的误差
。
[0003]在当前的信号触发技术中，通常使用计数器法实现触发脉冲信号的产生，但是其性能受限于计数器频率
、
外部参考时钟和基准触发信号对齐等因素，即使采用
100MHz
的高端计数器，其分辨率最高只能达到
10ns
，而且输出的触发脉冲信号与输入基准信号之间会存在一个时长为
δ
(0
＜
δ
＜
10ns)
的随机时间抖动
。
[0004]目前在市场上，具有复杂时序定时触发能力和精确时钟同步能力的信号采集控制设备主要是总线式的仪器系统，它们的主流总线架构是
PXIE(PeripheralComponentInterconnection extensionsforInstrumentationExpress
，面向仪器系统的外围组件互连扩展的优化版
)、AXIE(AdvancedeXtensibleInterfaceExpress
，一种总线协议的优化版
)
和
VPX(
由
VME
国际贸易协会组织
VITA
于
2007
年在其
VME
总线基础上提出的新一代高速串行总线标准
)
等
。
[0005]前述
PXIE、AXIE
和
VPX
这三类仪器总线架构均是基于
PCIE(PeripheralComponent InterconnectExpress
，其是一种高速串行计算机扩展总线标准，它原来的名称为“3GIO”，是由英特尔在
2001
年提出的，旨在替代旧的
PCI
，
PCI
‑
X
和
AGP
总线标准
)
总线为基础扩展仪器功能而构建，均可安装多个功能模块
。
这些总线均具有标准或可定制的同步定时硬件功能，可以实现精确的同步定时和复杂的时序触发
。
[0006]但是，基于
PCIE
总线的仪器系统都需要专门的系统机箱和系统控制器，导致在解决多通道时会出现成本指数增加
、
接线复杂和扩展通道有限等等问题
。
以
PXIe
总线举例，以实现一个超大规模的和具有
128
通道的阵列信号收发系统为例，一个信号收发板卡，2收2发，占用一个槽位，目前市面上常见是机箱最大支持
15
张信号收发卡
(18
槽机箱，去除控制器模块
、
时钟模块和
PXIe
桥接模块占用的槽位
)
，一个机箱共计支持最大
30
通道，这意味
128
通道需要5个机箱插满各种板卡模块，同时也带来了各种问题，包括：
(1)
每增加一个机箱就需要增加一套时钟模块及桥接模块；
(2)
时钟分配需要增加很多机箱间的等长稳幅稳相线缆和功分器
(
至少需要五个功分器
+30
根线缆
)
；
(3)
功分后信号功率衰减，从而导致驱动电流不够；
(4)
庞大的体积和重量，4个机箱堆叠在一起至少高度就大于
70cm,
重量就大于
80kg。
[0007]综上，目前基于脉冲触发的系统存在触发同步精度不高的问题，如此针对所有市面上基于级联式便携结构的脉冲触发系统，需要提供一种能提升触发同步精度的新技术方案
。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种级联触发系统的触发同步精度提升方法，用以解决现有基于级联式便携结构的脉冲触发系统所存在触发同步精度不高的问题，以便实现对级联触发系统的高精度同步触发的目的
。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，提供了一种级联触发系统的触发同步精度提升方法，所述级联触发系统包括有时钟信号已同步对齐的主节点设备和
X
个从节点设备，其中，
X
表示正整数，所述主节点设备的下
/
上行级联触发接口电路连接第一个从节点设备的上
/
下行级联触发接口电路，并在
X
大于1时，所述第一个从节点设备的下
/
上行级联触发接口电路连接第二个从节点设备的上
/
下行级联触发接口电路，依次类推，直到第
X
‑1个信号采集控制设备的下
/
上行级联触发接口电路连接第
X
个信号采集控制设备的上
/
下行级联触发接口电路，任意从节点设备的上
/
下行级联触发接口电路用于接收来自级联上
/
下行方向的触发信号，所述任意从节点设备的下
/
上行级联触发接口电路用于将该触发信号转发到级联下
/
上行方向上；
[0011]所述触发同步精度提升方法，包括：
[0012]由所述主节点设备在第一个时钟周期的上升沿
/
下降沿到达时产生一个测试触发脉冲信号，并通过所述主节点设备的下
/
上行级联触发接口电路将所述测试触发脉冲信号传送至位于级联下
/
上行方向上的指定从节点设备，其中，所述指定从节点设备为在所述
X
个从节点设备中的各个从节点设备；
[0013]由所述指定从节点设备在第
S
个时钟周期的上升沿
/
下降沿到达前收到所述测试触发脉冲信号后，在所述第
S
个时钟周期的上升沿
/
下降沿到达时产生另一个测试触发脉冲信号，并通过所述指定从节点设备的上
/
下行级联触发接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种级联触发系统的触发同步精度提升方法，其特征在于，所述级联触发系统包括有时钟信号已同步对齐的主节点设备和
X
个从节点设备，其中，
X
表示正整数，所述主节点设备的下
/
上行级联触发接口电路连接第一个从节点设备的上
/
下行级联触发接口电路，并在
X
大于1时，所述第一个从节点设备的下
/
上行级联触发接口电路连接第二个从节点设备的上
/
下行级联触发接口电路，依次类推，直到第
X
‑1个信号采集控制设备的下
/
上行级联触发接口电路连接第
X
个信号采集控制设备的上
/
下行级联触发接口电路，任意从节点设备的上
/
下行级联触发接口电路用于接收来自级联上
/
下行方向的触发信号，所述任意从节点设备的下
/
上行级联触发接口电路用于将该触发信号转发到级联下
/
上行方向上；所述触发同步精度提升方法，包括：由所述主节点设备在第一个时钟周期的上升沿
/
下降沿到达时产生一个测试触发脉冲信号，并通过所述主节点设备的下
/
上行级联触发接口电路将所述测试触发脉冲信号传送至位于级联下
/
上行方向上的指定从节点设备，其中，所述指定从节点设备为在所述
X
个从节点设备中的各个从节点设备；由所述指定从节点设备在第
S
个时钟周期的上升沿
/
下降沿到达前收到所述测试触发脉冲信号后，在所述第
S
个时钟周期的上升沿
/
下降沿到达时产生另一个测试触发脉冲信号，并通过所述指定从节点设备的上
/
下行级联触发接口电路将所述另一个测试触发脉冲信号传送至所述主节点设备，其中，
S
表示大于等于2的正整数；由所述主节点设备在测量得到从所述第一个时钟周期的起始时刻至收到所述另一个测试触发脉冲信号时的延迟时差后，根据所述延迟时差确定从所述主节点设备到所述指定从节点设备的触发信号级联传输时延；由所述主节点设备在确定与所述
X
个从节点设备一一对应的
X
个触发信号级联传输时延后，根据所述
X
个触发信号级联传输时延，将所述主节点设备在软触发
/
立刻触发模式下的触发生效等待时长分配为
Tmax
，以及将在所述
X
个从节点设备中的第
x
个从节点设备在所述软触发
/
立刻触发模式下的触发生效等待时长分配为
Tmax
‑
Tx,
以便所述主节点设备和所述
X
个从节点设备分别在收到正式触发信号时，再经过对应的触发生效等待时长后才启动执行与所述正式触发信号对应的触发动作，其中，
x
表示小于等于
X
的正整数，
Tmax
表示在所述
X
个触发信号级联传输时延中的最大值，
Tx
表示与所述第
x
个从节点设备对应的触发信号级联传输时延
。2.
如权利要求1所述的触发同步精度提升方法，其特征在于，当所述主节点设备和所述
X
个从节点设备分别为数据采样设备时，在确定与所述
X
个从节点设备一一对应的
X
个触发信号级联传输时延后，所述方法包括：由所述主节点设备根据所述
X
个触发信号级联传输时延，将所述主节点设备在预采样模式下的数据预采样时长分配为
Tmax
，以及将在所述
X
个从节点设备中的第
x
个从节点设备在所述预采样模式下的数据预采样时长分配为
Tmax
‑
Tx,
以便所述主节点设备和所述
X
个从节点设备分别在收到数据采样触发信号时，立刻执行与所述数据采样触发信号对应的数据采样动作，然后将对应的且剔除了在对应的数据预采样时长内采样所得数据的数据采样结果上传
。3.
如权利要求1所述的触发同步精度提升方法，其特征在于，当所述主节点设备连接有外部触发信号分发设备且所述主节点设备和所述
X
个从节点设备分别为数据采样设备时，
在根据所述
X
个触发信号级联传输时延，将所述主节点设备在软触发
/
立刻触发模式下的触发生效等待时长分配为
Tmax
，以及将在所述
X
个从节点设备中的第
x
个从节点设备在所述软触发
/
立刻触发模式下的触发生效等待时长分配为
Tmax
‑
Tx
之后，所述方法还包括：所述主节点设备和所述
X
个从节点设备分别预采样多个时钟周期的数据；由所述主节点设备在收到来自所述外部触发信号分发设备的数据采样触发信号后，通过内置的时间数字转换器测量得到所述数据采样触发信号的上升沿
/
下降沿到本地时钟信号的下一个上升沿
/
下降沿的第一时长，并将所述第一时长下发给在所述
X
个从节点设备中的各个从节点设备；由所述主节点设备在接收到数据采样触发信号后的下一个时钟周期的上升沿
/
下降沿到达时产生一个同步触发脉冲信号，并将所述同步触发脉冲信号传送至所述各个从节点设备；由所述主节点设备在产生所述同步触发脉冲信号时，再经过对应的触发生效等待时长后才启动执行与所述同步触发脉冲信号对应的触发动作：上传从对应的数据预采样结果中截取出的且在所述第一时长和第二时长内采样所得的数据，以及同时从预采样模式切换进入正式采用模式，并实时上传采样所得数据，其中，所述第二时长是指从所述下一个上升沿
/
下降沿至所述下一个时钟周期的上升沿
/
下降沿的时长；由所述各个从节点设备在收到所述同步触发脉冲信号时，再经过对应的触发生效等待时长后才启动执行与所述同步触...

【专利技术属性】
技术研发人员：寇煜承，刘岑炜，黄俊翔，
申请(专利权)人：成都立思方信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：