[發明專利]基于時間戳的精密計時裝置及方法

無效

• 申請號: 201410418628.3
• 申請日: 2014-08-22
• 公開（公告）號: CN104181519A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 羅清華;劉大同;彭喜元;彭宇;宋佳;張玉杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52;G01S15/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳昕

1.基于時間戳的精密計時裝置，其特征在于：它包括微控制器(1)和FPGA(2)，所述微控制器(1)與FPGA(2)之間通過MII接口連接，所述的微控制器(1)包括聲吶傳輸物理層(1-1)、介質訪問層(1-2)、網絡層(1-3)、傳輸層(1-4)和應用層(1-5)，所述聲吶傳輸物理層(1-1)與介質訪問層(1-2)之間設置有MII接口，所述的FPGA(2)內嵌入有固件實現的配置&控制模塊(2-1)、信號捕捉單元(2-2)、精密計時單元(2-3)和高頻率時鐘源(2-4)；

所述的聲吶傳輸物理層(1-1)：用于發送或接收聲吶信號，并將該聲吶信號對應的電信號通過MII接口發送給信號捕捉單元(2-2)；

應用層(1-5)：用于向配置&控制模塊(2-1)發送配置命令和控制信息，該配置命令和控制信息用于對信號捕捉單元(2-2)和精密計時單元(2-3)進行初始化、清零和使能操作；接收配置&控制模塊(2-1)發來的時間戳信息，并對該時間戳信息進行存儲和索引，對不同的時間戳進行相減運算，以得到兩個時間戳之間的時間長度；

高頻率時鐘源(2-4)：用于為信號捕捉單元(2-2)和精密計時單元(2-3)持續提供1GHz或更高頻率的時鐘信號；

信號捕捉單元(2-2)：用于在時鐘信號的驅動下，捕捉MII接口發來的信號的起始位，并向精密計時單元(2-3)發送捕捉指示信號；

精密計時單元(2-3)：用于在時鐘信號的驅動下，進行計時，并在接收到捕捉指示信號后，將當前精密計時的結果暫存并形成時間戳信息，并將該時間戳信息發送給配置&控制模塊(2-1)；

配置&控制模塊(2-1)：用于將接收到的時間戳信息發送給應用層(1-5)。

2.根據權利要求1所述的基于時間戳的精密計時裝置，其特征在于：所述的微控制器(1)采用單片機實現。

3.根據權利要求1所述的基于時間戳的精密計時裝置，其特征在于：所述的微控制器(1)采用ARM實現。

4.根據權利要求3所述的基于時間戳的精密計時裝置，其特征在于：所述的微控制器(1)采用ARM9實現。

5.根據權利要求1所述的基于時間戳的精密計時裝置，其特征在于：所述的FPGA(2)采用XC7Z030實現。

6.基于時間戳的精密計時方法，其特征在于：該方法通過以下步驟實現：

配置命令和控制信息發送步驟：微控制器(1)的應用層(1-5)向FPGA(2)配置&控制模塊(2-1)發送配置命令和控制信息，該配置命令和控制信息用于對FPGA(2)的信號捕捉單元(2-2)和精密計時單元(2-3)進行初始化、清零和使能操作；

時鐘信號發送步驟：FPGA(2)高頻率時鐘源(2-4)持續向信號捕捉單元(2-2)和精密計時單元(2-3)發送GHz或更高頻率的時鐘信號；

聲吶信號接收/發送步驟：微控制器(1)的聲吶傳輸物理層(1-1)接收或發送聲吶信號，并將該聲吶信號對應的電信號通過MII接口發送給信號捕捉單元(2-2)；

聲吶信號捕捉步驟：在時鐘信號的驅動下，信號捕捉單元(2-2)捕捉MII接口發來的信號的起始位，并向精密計時單元(2-3)發送捕捉指示信號；

時間戳生成步驟：在時鐘信號的驅動下，精密計時單元(2-3)在接收到捕捉指示信號后，將當前精密計時的結果暫存并形成時間戳信息，并將該時間戳信息發送給配置&控制模塊(2-1)；

時間戳信息發送步驟：配置&控制模塊(2-1)將接收到的時間戳信息發送給應用層(1-5)；

時間長度計算步驟：應用層(1-5)接收配置&控制模塊(2-1)發來的時間戳信息，并對該時間戳信息進行存儲和索引，對兩個不同的時間戳進行相減運算，以得到兩個時間戳之間的時間長度。

7.根據權利要求6所述的基于時間戳的精密計時方法，其特征在于：所述的微控制器(1)采用單片機實現。

8.根據權利要求6所述的基于時間戳的精密計時方法，其特征在于：所述的微控制器(1)采用ARM實現。

9.根據權利要求8所述的基于時間戳的精密計時方法，其特征在于：所述的微控制器(1)采用ARM9實現。

10.根據權利要求6所述的基于時間戳的精密計時方法，其特征在于：所述的FPGA(2)采用XC7Z030實現。