[發明專利]一種適用于USB接口的脈沖信號同步系統及方法

有效

• 申請號: 201810317658.3
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108717398B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 肖俊東;羅威;李家志;秦克
• 申請（專利權）人: 中國艦船研究設計中心
• 主分類號: G06F13/38
• 分類號: G06F13/38;G06F13/40;G06F13/42;G06F13/10
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平;楊曉燕

一種適用于USB接口的脈沖信號同步系統及方法，系統包括脈沖信號捕獲與接口轉換模塊、USB驅動模塊和API函數模塊；脈沖信號捕獲與接口轉換模塊用于捕捉周期性脈沖信號，隨后產生上位機能夠識別的USB中斷協議包；USB驅動模塊和API函數模塊裝配在計算設備上，USB驅動模塊用于接受并處理USB中斷協議包；所述API函數模塊用于提供中斷處理函數接口，當USB驅動模塊接收到USB中斷協議包后，運行API函數模塊，啟動用戶定義的中斷處理程序。本發明主要用于計算設備與外部設備進行高精度周期性脈沖同步的場合，提升不同設備間頻率同步精度，保證同步誤差精度達到100微秒量級，滿足kHz以上頻率同步應用需求，并在接口上具備較強通用性。

技術領域

本發明屬于時頻同步技術領域，具體涉及一種適用于USB接口的脈沖信號同步系統及方法。

背景技術

高精度信息系統中，前端執行設備與對應的計算設備有著分離設計的趨勢，然而在使用過程中，兩者仍需要維持頻率一致。執行設備直接處理模擬量的脈沖信號，而通用計算設備往往不能直接處理模擬量脈沖信號。比如設備需要服務器進行周期性數據解算，并根據結果進行炮口朝向的調整。服務器執行解算任務的頻率與炮口調整的頻率必須一致，才能滿足打擊精度的要求。在高精度信息系統中，往往要求頻率一致的設備間的同步誤差在1ms以下。

為了實現執行設備與通用計算設備間高精度的頻率同步，時間統一設備需提供高度同步的周期性脈沖信號作為頻率基準，各設備接收該脈沖信號并進行響應。為了實現高精度同步頻率，各設備需要能夠快速接收脈沖信號，降低接收延時。在高精度信息系統中，大部分前端執行設備能直接將模擬脈沖信號作為中斷信號進行響應，能夠保證很低的接收延時。然而通用計算設備往往無法直接處理模擬脈沖信號，需要設計特定的接口對脈沖信號進行處理。

目前世面上暫無USB接口處理、上位機調用方式來解決模擬量脈沖同步問題的相關成果及應用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，針對現有執行設備與通用計算設備間時頻同步存在的上述不足，提供一種適用于USB接口的脈沖信號同步系統及方法，主要用于通用計算設備與外部設備進行高精度周期性脈沖同步的應用場合，提升不同設備間頻率同步精度，保證同步誤差精度達到100微秒量級，滿足kHz以上頻率同步應用需求，并在接口上具備較強通用性。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種適用于USB接口的脈沖信號同步系統，用于計算設備與外部設備進行高精度周期性脈沖同步的場合，包括脈沖信號捕獲與接口轉換模塊、USB驅動模塊和API函數模塊；

所述脈沖信號捕獲與接口轉換模塊用于捕捉周期性脈沖信號，隨后產生上位機能夠識別的USB中斷協議包(將周期性脈沖信號轉化為USB中斷協議包)；

所述USB驅動模塊和API函數模塊裝配在計算設備上，USB驅動模塊用于接受并處理USB中斷協議包；所述API函數模塊用于提供中斷處理函數接口，當USB驅動模塊接收到USB中斷協議包后，運行API函數模塊，啟動用戶定義的中斷處理程序。

按上述方案，所述脈沖信號捕獲與接口轉換模塊包括模擬信號電平轉換芯片、光電隔離芯片、主控制器、USB接口保護芯片和DC-DC穩壓芯片；

所述模擬信號電平轉換電路用于將模擬電平轉化為數字電平；

所述光電隔離芯片用于將USB接口和模擬信號電平轉換芯片完全光電隔離，隔離輸入的模擬信號與輸出的USB接口信號(防止串擾)；

所述主控制器用于對周期性脈沖信號進行學習預測，捕獲脈沖信號并輸出USB中斷協議包；

所述USB接口保護芯片為HID設備，采用靜電防護設計，防止瞬間高壓沖擊，兼容USB2.0協議標準；

所述DC-DC穩壓芯片用于將5V電源轉化成芯片工作電源。