[發明專利]動態可重構高速串行總線中的時間同步方法

在審

• 申請號: 201510313524.0
• 申請日: 2015-06-10
• 公開（公告）號: CN104850526A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發明（設計）人: 邱柯妮;張偉功;李超;周繼芹;王晶;朱曉燕;徐遠超
• 申請（專利權）人: 首都師范大學
• 主分類號: G06F13/42
• 分類號: G06F13/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種嵌入式系統總線中時間同步方法，尤其涉及一種動態可重構高速串行總線中時間同步方法。

背景技術

動態可重構高速串行總線(UM-BUS)是針對高可靠嵌入式應用場合所定義的一種基于M-LVDS的總線型拓撲結構的高速串行總線，如圖1所示，采用總線型拓撲結構，支持多節點直接互連，最多可使用32條通道并發傳輸數據。如果某些通道出現故障，總線控制器可實時地檢測出來，將數據動態分配到剩余有效的通道上進行傳輸，實現動態重構，對通信故障進行動態容錯。

如圖3所示，UM-BUS總線采用“命令-應答-確認”三段式通道故障檢測算法，在復位后或出現故障時，對總線通道進行檢測，建立一個總線通道健康狀態表。通道檢測過程分為三個階段：①檢測命令發送階段、②檢測狀態應答階段和③檢測結果確認階段，每個階段分別由檢測發起節點或被檢測節點發送相應的檢測信息包。

UM-BUS總線采用主從命令應答的通信模式，通過數據包的形式進行信息交互。連接在總線上的通信節點按功能不同可分為主節點、從節點和監控節點，總線通信過程總是由主節點發起，從節點響應來完成的。UM-BUS總線支持單主(Signal?Master)通信與多主(Multi?Master)通信兩種通信模式。在多主模式下，總線上可以存在多個主節點，多個主節點間采用可變時隙令牌的方式來競爭總線使用權。

這種可變時隙令牌的方式要求連接在總線上的各個主節點必須保持嚴格的時間同步，此外總線上各節點的同步精度對于系統的實時性也有至關重要的影響。如果在總線系統中引入公共時鐘，雖具有設計簡單的優點，但是如果該時鐘出現故障就會使得整個系統崩潰，且同步偏差也會受到眾多因素的影響，不能很好地實現總線各節點的同步。

發明內容

本發明的目的在于設計一種動態可重構高速串行總線中所有節點進行時間同步的方法，通過盡可能少的通信帶寬開銷，實現UM-BUS總線中各個節點間的精確時間同步。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種動態可重構高速串行總線的時間同步方法，其特征在于：在動態可重構高速串行總線連接的主節點設備中選定一個時間主節點，該時間主節點周期性地將自身的時間碼打包成一個廣播時間包，采用廣播方式發送給其余節點設備；總線上的其它節點設備收到主節點設備發送的時間包后，使用鏈路檢測過程中測得的線路傳輸延遲時間對其進行修正后，用來更新自己的時間碼，實現總線上各節點設備的時間同步。

進一步地，時間主節點選擇能夠在總線上的所有主節點設備間進行切換，所述主節點設備為總線上能夠主動發起總線通信活動的節點設備。

進一步地，在進行“命令-應答-確認”三段式檢測信息包傳送的通信鏈路檢測過程中，將檢測雙方節點設備的時間信息附加到檢測信息包進行傳送，被檢測的節點設備根據所述時間信息計算通信線路傳輸延遲時間；并在每個節點設備中定義一個線路傳輸延遲時間表，每次鏈路檢測后被檢測的節點設備都將更新其與檢測發起節點設備間的線路傳輸延遲時間。

進一步地，在進行“命令-應答-確認”三段式檢測信息包傳送的通信鏈路檢測時，檢測發起者將其檢測命令信息包的發送時間t1，隨同檢測命令信息包發送給被檢測設備；被檢測設備記錄其收到檢測命令信息包的時間t2；然后向檢測發起者發送檢測應答信息包，并記錄其信息包發送時間t3；檢測發起者收到檢測應答包后，記錄檢測應答包的接收時間t4，并將t4隨同檢測確認包發送給被檢測設備；被檢測設備根據t1、t2、t3、t4計算得到從檢測發起者到被檢測設備之間的線路傳輸延遲時間，并按總線通道號與節點號記錄到一個二維表格中。

進一步地，時間主節點發送的廣播時間包包括源節點號、同步命令、時間值和校驗字四部分；收到時間廣播包的其它節點設備根據同步命令，利用傳輸延遲時間對收到的時間值進行修正后，再用來同步自己的時間。

進一步地，廣播時間包的間隔時間根據時間同步精度要求及總線中所有節點工作時鐘的精度來確定。

本發明實現的動態可重構高速串行總線中的時間同步方法解決了總線中節點的高精度時間同步問題，滿足了動態可重構總線多主仲裁的需要，也為總線系統提高時間確定性提供了技術保障。

附圖說明

圖1是UM-BUS總線的拓撲結構圖；

圖2是UM-BUS總線協議模型圖；

圖3是UM-BUS總線通道故障檢測方法示意圖；

圖4是UM-BUS總線傳輸延遲測量過程圖；

圖5是傳輸延遲測量時的三種信息檢測包格式；