[發明專利]遠動裝置中高性能時鐘系統實現方法

有效

• 申請號: 200710133765.2
• 申請日: 2007-10-24
• 公開（公告）號: CN101174158A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發明（設計）人: 胡道徐;佘登明;丁泉
• 申請（專利權）人: 國電南京自動化股份有限公司
• 主分類號: G06F1/04
• 分類號: G06F1/04;G06F1/06;G06F1/12
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司
• 代理人: 董建林;薛伯奇

技術領域

本發明涉及遠動裝置中一種高精度高分辨率時鐘的實現方法。屬于電力系統自動化制造技術領域。

背景技術

遠動裝置主要實現電力系統廠站自動化系統與遠方調度間數據信息的轉發功能。在調度端，調度系統為了保證其下轄的各廠站上送信息時間的統一，往往需要向各廠站遠動裝置下發統一時鐘對時命令，由各站的遠動裝置負責向站內的智能電子設備進行對時，或者將子站當地時間轉化成主站時間。因此，遠動裝置所提供的時鐘系統優劣直接影響到調度主站所獲取時間的準確性。目前所普遍使用的遠動裝置在時鐘系統方面，受到各自系統時鐘中斷服務時間的影響，所能獲取到的時鐘分辨率往往只能達到毫秒甚至10毫秒的數量級，而時鐘精度在不接入外部對時信號的情況下，往往也只有幾十ppm。本文介紹的通過軟硬件結合的實現方法，可以使得遠動裝置的時鐘系統在時鐘分辨率和時鐘精度得到較大提高。

發明內容

本發明的目的是提供一種可靠的適用于遠動裝置中的一種高精度高分辨率時鐘的實現方法。

為了實現上述目的，本發明是采取以下的技術方案來實現的：

遠動裝置中高性能時鐘系統實現方法，包括：

(1)硬件上采用高精度時鐘芯片產生高頻脈沖輸出信號驅動計數器，由計數器的讀數來表征絕對時間；

(2)軟件上針對該計數器表征的絕對時間依靠分別計算相對時差的方式實現多套時鐘。

前述的遠動裝置中高性能時鐘系統實現方法，其特征在于其中所述的

(1)硬件上采用的高精度時鐘芯片是指達2ppm的時鐘芯片，產生的高頻脈沖是指32kHz脈沖輸出信號，同時驅動16位的微秒計數器和32位的秒計數器；參考圖1系統時鐘硬件原理示意圖；

(2)軟件上操作系統底層設備驅動對兩個計數器以及自身的操作系統時鐘進行統一管理，使得遠動裝置的系統時鐘真正能夠為應用層軟件所用；

(3)遠動裝置應用層軟件中接收到多個調度主站對時命令時，分別計算其與系統時鐘的相對時差；遠動裝置在將廠站信息上送調度主站時則可以根據與相應調度主站的相對時差將廠站時間調整為調度主站時間，從而實現多套時鐘。

本發明的有益效果是：本發明采用高精度(2ppm)時鐘芯片產生32kHz脈沖輸出信號，驅動16位的微秒計數器和32位的秒計數器，操作系統底層設備驅動對兩個計數器進行管理及自身的操作系統時鐘進行統一管理，使得遠動裝置的系統時鐘真正能夠為應用層軟件所用。本發明運用于電力系統自動化系統，相對于目前遠動裝置所廣泛使用的時鐘系統，該方法可以大大提高遠動裝置系統時鐘的精度和分辨率，為廠站自動化系統提供更加精確的時鐘服務。

采取上述方法之后，裝置的時鐘精度達到了2ppm、分辨率達到了31μs，完全可以滿足電力自動化系統對時鐘的要求。

附圖說明

圖1：系統時鐘硬件原理示意圖；

具體實施方式

如圖1所示的本發明提供一種可靠的適用于遠動裝置中的一種高精度高分辨率時鐘的實現方法。該方法包括以下步驟：

1、本發明中，在設計遠動裝置嵌入式系統時，采用了PowerPC系列MPC8247CPU，以及RTC時鐘芯片DS3231。本系統采用的DS3231時鐘芯片，由于集成了帶溫度補償的晶振(TCXO)，本身精度即可達2ppm，同時其還具有一個32kHz脈沖輸出信號。因此，為了在系統工作過程中仍然能獲取到高分辨率和高精度的時鐘信號，我們將DS3231的32KHz脈沖輸出信號接入到CPU的一個CLOCK輸入管腳中。這樣，可以用一個16位寄存器保存該數值，該數值每遞增1，即代表時間逝去(1000000/32K≈31)微秒；同時，該32KHz脈沖信號還用于驅動另外一個32位寄存器，使得該寄存器數值每秒遞增1，形成一個秒計數器。參考圖1系統時鐘硬件原理示意圖；

2、在硬件具備的前提下，需要在操作系統底層設備驅動對兩個計數器與操作系統自身的操作系統時鐘進行統一管理，才能使得系統絕對時鐘真正能夠為應用層軟件所用。

本文所涉及的幾種時鐘進行介紹如下：

RTC時鐘：負責系統掉電情況下的時鐘保持，上電時讀取該時間作為上電后時鐘的初始值。

系統絕對時鐘：1Hz計數器及32kHz計數器所記錄的，相對于1970年1月1日0時0分0秒0微秒的高精度時鐘。

操作系統時鐘：操作系統自身所使用的時鐘，用于操作系統工作過程中的時間服務，如文件修改記錄的時間就是取自于操作系統時鐘。

調度主站時鐘：每個調度主站自身所使用的時鐘，一般調度主站都要求廠站遠動裝置上送的時間調整為調度主站時間。