一種實時檢測差分時鐘頻率正確性的方法技術

本發明專利技術屬于計算機硬件技術，涉及差分時鐘頻率檢測。本發明專利技術提出一種實時檢測差分時鐘頻率正確性的方法，本發明專利技術通過分析現有時鐘檢測方法無法實時檢測差分時鐘的問題，設計差分時鐘實時檢測電路，該檢測電路由時鐘檢測電路和檢測結果輸出電路組成，通過計數器計數的方式比較差分時鐘與低速工作時鐘計時是否一致，將結果通過軟硬件方式進行告警輸出。本發明專利技術可以實時檢測差分時鐘頻率，在差分時鐘頻率異常時進行告警；本發明專利技術解決了差分時鐘實時檢測的問題，不需要差分示波器，無需測量硬件管腳，不增加外部電路，檢測效率高，可以實時檢測差分時鐘頻率并對時鐘異常進行告警。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于計算機硬件技術，涉及差分時鐘頻率檢測。
技術介紹
高速通信系統采用的參考時鐘均大于100MHz，采用差分時鐘可以保證時鐘電路的穩定輸入，從而確保高速通信鏈路的正常通信。如果差分時鐘頻率超出了允許的偏差，將會導致通信鏈路異常，引起通信錯誤。檢測差分時鐘通常采用兩種方法。采用差分示波器測量差分晶振的輸出管腳，該方法直接獲得差分時鐘的準確頻率；將差分時鐘接入測試電路的可編程邏輯器件，使用高頻采樣時鐘對差分時鐘進行采樣，通過計時判斷差分時鐘頻率是否正確。工作原理見圖1。利用差分示波器測試時鐘頻率會影響系統的正常工作；通過測試電路測量差分時鐘，需要高頻采樣時鐘和可編程邏輯器件的支持，對高頻采樣時鐘有很高的精度要求，增加了系統的復雜度和實現難度。這兩種方法均無法實時判斷系統工作中的差分時鐘是否正確，無法對時鐘異常進行告警。
技術實現思路
本專利技術提出一種檢測差分時鐘頻率的方法，可以實時檢測差分時鐘頻率，對差分時鐘異常進行告警。本專利技術的技術方案:，包括以下步驟:1)時鐘檢測1.1)確定計時時長:工作時鐘經過Μ個時鐘周期、差分時鐘經過Ν個時鐘周期后使用了相同的時長Τ，時長Τ即為計時時長;Μ和Ν均為整數；1.2)確定計數誤差ΔΝ1= NX (Δ ref+A)/(106+Aref)ΔΝ2= NX (Δ ref+A)/(106-Aref)其中，N為差分時鐘的計數值，Δ為差分時鐘最大時鐘精度，AREF為工作時鐘精度；根據該計數誤差得到差分時鐘在計時時長T的時間后的計數范圍【(Ν_Δν1)(Ν+ Δ Ν1)】；1.3)差分時長計算單元接收差分時鐘，設置差分時鐘計數器；復位差分時鐘計數器，該差分時鐘計數器在復位完成后開始計數；1.4)參考時長計算單元接收工作時鐘，設置工作時鐘計數器；復位工作時鐘計數器，工作時鐘計數器在復位完成后開始計數；1.5)在時鐘計數器計數達到Μ后使能時長使能信號，通過該時長使能信號采樣差分時鐘計數器得到差分計數值；1.6)將該差分計數值、與步驟1.2)中得到的計數范圍【(Ν_Δν1) (Ν+Δν1)】進行比較，如果在該計數范圍內，則差分時鐘正確，否則錯誤；2)檢測結果輸出。步驟2)具體為:將檢測結果與復位信號通過邏輯與后產生系統復位信號；若差分時鐘正確，則系統正常工作；若差分時鐘錯誤，則使能系統復位信號，系統開始復位。或者，步驟2)具體為:將檢測結果寫入差分時鐘狀態寄存器；若差分時鐘正確，則系統正常工作；若差分時鐘錯誤，則差分時鐘狀態寄存器記錄錯誤值，通過軟件中斷信號上報差分時鐘錯誤。本專利技術具有的優點效果:1.不需要差分示波器，無需測量硬件管腳，檢測效率高；2.通過計數的方式比較差分時鐘與低速工作時鐘計時是否一致，從而快速檢測差分時鐘頻率是否正確，不增加外部電路，可靠性高；3.可以實時檢測差分時鐘頻率；4.可以通過軟硬件的方式對時鐘異常進行告警。【附圖說明】圖1是采用外接示波器或測試電路的時鐘檢測示意圖；圖2是差分時鐘實時檢測電路結構圖；圖3是時鐘檢測電路結構圖；圖4是檢測結果輸出電路結構圖；圖5是時長誤差計算示意圖。【具體實施方式】本專利技術提出的，包括差分時鐘實時檢測電路，通過計數器計數的方式比較差分時鐘與低速工作時鐘計時是否一致，將結果通過軟硬件方式輸出，從而解決差分時鐘檢測的問題。電路結構圖見圖2。差分時鐘實時檢測電路包括時鐘檢測電路和檢測結果輸出電路。時鐘檢測電路負責差分時鐘與低速工作時鐘的計時和比較，并將結果送給檢測結果輸出電路。檢測結果輸出電路將比較的結果通過軟硬件告警的方式進行輸出。時鐘檢測電路結構圖見圖3。時鐘檢測電路完成差分時鐘的計時和檢測，分為參考時長計算單元、差分時長計算單元、誤差校準單元和比較器，它的輸入包括工作時鐘、差分時鐘和復位信號。參考時長計算單元接收工作時鐘和復位信號，在復位完成后，啟動工作時鐘計數。當計時時長等于測試時間長度時，使能時長使能信號。測試時間長度等于工作時鐘周期長度和差分時鐘周期長度的公倍數。差分時長計算單元接收差分時鐘和復位信號，在復位完成后，啟動差分時鐘計數，并將計數值送給比較器。當計時時長等于測試時間長度時，差分計數值將會通過比較器與理論計數值進行比較，相等則差分時鐘正確，否則錯誤。由于工作時鐘和差分時鐘都有時鐘精度，需要誤差校準單元對理論計數值進行校準。誤差校準單元通過時長誤差計算對理論計數值進行校準，最終得到差分計數的實際計數范圍。時長誤差計算在圖5進行詳細說明。比較器在接收到時長使能信號后，比較差分計數值是否在實際計數范圍內，如果在，則檢測值為高，表示差分時鐘正確；否則檢測值為低，差分時鐘存在異常。檢測結果輸出電路結構圖見圖4。檢測結果輸出電路通過三種方式將檢測值進行輸出，分別為硬件LED燈指示、硬件復位告警和軟件中斷上報。硬件LED燈指示通過發光二極管將檢測值進行直觀的顯示，當檢測值為高時，LED燈發光，表不差分時鐘正確，否則LED燈媳滅，差分時鐘異常。硬件復位告警將檢測值與工作電路的復位信號通過邏輯與后生產系統復位信號。當檢測值為高時，系統工作正常，當檢測值為低時，系統處于復位狀態。軟件中斷上報將檢測值寫入寄存器并連接軟件中斷信號。當差分時鐘異常時，中斷信號上報差分時鐘異常。時長誤差計算示意圖見圖5。在理想情況下，差分時鐘頻率為F，計數值為N，計時時長為T。低速工作時鐘頻率為Fref，計數值為M，計時時長為TREF。它們之間的關系為:1/FrefXM = TREF= T = 1/FXN(F > F REF，M、N 應取整數)實際情況為差分時鐘頻率F和工作時鐘頻率Fref均有時鐘精度，差分時鐘頻率F的實際頻率為P，計時時長為V，在最大時鐘精度△時的最小計時時長為!\，最大計時時長為T2。工作時鐘頻率Fref的實際頻率為F RE/，計時時長為TRE/，在最大時鐘精度Λ REF時的最小計時時長為TREF1，最大計時時長為TREF2。它們之間的關系為:??Τ' ^ T2TREF1< T REF < TREF2Δ = |F' _F|/FX106(單位為 ppm)Aref=|Fref' _Fref|/FrefX 106(單位為 ppm)當工作時鐘計數器計數Μ觸發時長使能信號時，由于時鐘精度的原因，差分時鐘的計數器計數值不等于Ν。為了計算計數誤差的最大值，假設工作時鐘計時時長為TREF1，最大的誤差值應為AN1，此時差分時鐘的實際計數范圍為;假設工作時鐘計時時長為TREF2，最大的誤差值應為ΔΝ2，此時差分時鐘的實際計數范圍為。當誤差值小于1個時鐘周期時，應該按照1個時鐘周期計算。AN1和△ N2的計算公式為:AN1= (T2-TREF1) XFrΔ N2= (Τ REF2—Tj) XF'推導后得到:Δ N1= NX ( Δ REF+ Δ ) / (106+ Δ REF)Δ N2= NX ( Δ REF+ Δ ) / (ΙΟ6- Δ REF)由此可以看出，計數值誤差僅與差分時鐘的計數值N、差分時鐘最大時鐘精度Δ和工作時鐘精度AREF相關。根據該計數誤差得到差分時鐘在計時時長T的時間后的計數范圍【(Ν- Δ N1) (N+ Δ N1)】，如果差分計數值在該計數范圍內，則差分時鐘正確，否則錯誤。【主權項】1.，其特本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種實時檢測差分時鐘頻率正確性的方法，其特征在于，包括以下步驟：1)時鐘檢測1.1)確定計時時長：工作時鐘經過M個時鐘周期、差分時鐘經過N個時鐘周期后使用了相同的時長T，時長T即為計時時長；M和N均為整數；1.2)確定計數誤差ΔN1＝N×(ΔREF+Δ)/(106+ΔREF)ΔN2＝N×(ΔREF+Δ)/(106?ΔREF)其中，N為差分時鐘的計數值，Δ為差分時鐘最大時鐘精度，ΔREF為工作時鐘精度；根據該計數誤差得到差分時鐘在計時時長T的時間后的計數范圍【(N?ΔN1)(N+ΔN1)】；1.3)差分時長計算單元接收差分時鐘，設置差分時鐘計數器；復位差分時鐘計數器，該差分時鐘計數器在復位完成后開始計數；1.4)參考時長計算單元接收工作時鐘，設置工作時鐘計數器；復位工作時鐘計數器，工作時鐘計數器在復位完成后開始計數；1.5)在時鐘計數器計數達到M后使能時長使能信號，通過該時長使能信號采樣差分時鐘計數器得到差分計數值；1.6)將該差分計數值、與步驟1.2)中得到的計數范圍【(N?ΔN1)(N+ΔN1)】進行比較，如果在該計數范圍內，則差分時鐘正確，否則錯誤；2)檢測結果輸出。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊可，李鍵，馮曉東，劉軍偉，劉陳，
申請(專利權)人：中國航空工業集團公司西安航空計算技術研究所，
類型：發明
國別省市：陜西;61