基于门控时钟的时钟延时同步装置及系统

本公开涉及数据采集，更具体地，涉及一种基于门控时钟的时钟延时同步装置及系统。

背景技术：

1、随着数字电路技术的发展，数据信号采集速度和精度有了很大提高，各类工程应用对延时电路设计的指标也越来越高。当前，在工业检测系统中多采用串行级联采集技术，即一个主设备下连接多个从设备，这种技术可以节省芯片的资源，提高芯片的处理效率。

2、然而，在利用本地独立高精度时钟源连续采集数据的过程中，由于各采集从设备在串行级联采集系统中所处的位置不同，与指令发起源间的传输距离也存在较大差异，所以各采集从设备收到指令的时刻会存在一定的时间差，并且这种时间差会随着采集从设备数的增加而增大，如果在采样时钟频率较低的情况下，该同步误差会严重影响系统的同步精度。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开提供了一种基于门控时钟的时钟延时同步装置及系统。

2、本公开的一个方面提供了一种基于门控时钟的时钟延时同步装置，包括：逻辑控制单元、第一延时单元、第二延时单元以及采样单元，上述第一延时单元被配置为响应于接收到延时控制信号，对待延时时钟信号进行第一延时处理，得到第一延时时钟信号，并向第二延时单元发送上述第一延时时钟信号；上述第二延时单元被配置为利用延时链对接收到的上述第一延时时钟信号进行第二延时处理，得到第二延时时钟信号，并向上述逻辑控制单元发送第二延时时钟信号；上述逻辑控制单元被配置为基于上述待延时时钟信号，利用逻辑电路对上述第二延时时钟信号和上述待延时时钟信号进行同步处理，得到同步时钟信号，并向上述采样单元发送上述同步时钟信号；上述采样单元被配置为基于上述同步时钟信号对数据进行同步采样。

3、根据本公开的实施例，上述装置还包括延时测量单元，上述延时测量单元被配置为基于上述第二延时时钟信号和参考时钟信号的触发时刻，生成校正信号，并向上述第二延时单元发送上述校正信号以对上述第二延时时钟信号进行时钟校正处理。

4、根据本公开的实施例，上述第二延时单元被配置为基于上述校正信号对上述延时链中包括的多个延时子单元的数目进行调整，得到新的延时链，并利用上述新的延时链对接收到的上述第一延时时钟信号进行第二延时处理，得到上述第二延时时钟信号。

5、根据本公开的实施例，上述第二延时单元包括n个延时子单元，n为大于2的正整数；针对第1个延时子单元，上述第1个延时子单元被配置为响应于接收到上述第一延时时钟信号，基于预设延时时长对上述第一延时时钟信号进行延时处理，得到中间延时时钟信号；针对第n个延时子单元，上述第n个延时子单元被配置为基于预设延时时长对第n-1个延时子单元输出的上述中间延时时钟信号进行延时处理，得到第二延时时钟信号。

6、根据本公开的实施例，上述延时测量单元包括时间数字转换器和时间校正子单元，上述时间数字转换器被配置为在上述第二延时时钟信号的触发时刻与上述参考时钟信号的触发时刻重合的情况下，生成触发信号，并记录上述触发信号的触发频次；上述时间校正子单元被配置为基于上述触发信号的触发频次生成上述校正信号，并向第二延时单元发送上述校正信号以对上述第二延时时钟信号进行时钟校正处理。

7、根据本公开的实施例，上述装置还包括信号处理单元，上述信号处理单元被配置为对延时同步信号进行转换处理，得到上述延时控制信号和上述待延时时钟信号，并向上述第一延时单元发送上述延时控制信号，向上述逻辑控制单元发送上述待延时时钟信号。

8、根据本公开的实施例，上述逻辑控制单元、上述第二延时单元、上述延时测量单元以及上述信号处理单元集成在现场可编程门阵列芯片中。

9、本公开的另一个方面提供了一种基于门控时钟的时钟延时同步系统，包括：主设备和至少一个从设备，上述主设备被配置为分别向上述至少一个从设备发送延时同步信号；上述从设备被配置为响应于上述延时同步信号，利用上述基于门控时钟的时钟延时同步装置对待延时时钟信号进行延时同步处理，得到同步时钟信号，并向采样单元发送上述同步时钟信号；上述至少一个从设备各自的采样单元被配置为基于各自接收的同步时钟信号对数据进行同步采样。

10、根据本公开的实施例，上述从设备包括逻辑控制单元、第一延时单元、第二延时单元以及采样单元，上述第一延时单元被配置为响应于接收到延时控制信号，对待延时时钟信号进行第一延时处理，得到第一延时时钟信号，并向第二延时单元发送上述第一延时时钟信号；上述第二延时单元被配置为利用延时链对接收到的上述第一延时时钟信号进行第二延时处理，得到第二延时时钟信号，并向上述逻辑控制单元发送第二延时时钟信号；上述逻辑控制单元被配置为基于上述延时控制信号，利用逻辑电路对上述第二延时时钟信号和上述待延时时钟信号进行同步处理，得到同步时钟信号，并向上述采样单元发送上述同步时钟信号；上述采样单元被配置为基于上述同步时钟信号对数据进行同步采样。

11、根据本公开的实施例，上述从设备还包括延时测量单元，上述延时测量单元被配置为基于上述第二延时时钟信号和参考时钟信号的触发时刻，生成校正信号，并向上述第二延时单元发送上述校正信号以对上述第二延时时钟信号进行时钟校正处理。

12、根据本公开的实施例，利用基于门控时钟的时钟延时同步装置以实现时钟延时和多个从设备之间的采样时钟同步，基于主设备发送的延时同步信号，生成延时控制信号来控制基于门控时钟的时钟延时同步装置产生同步时钟信号，从而解决了由于外部同步指令与本地采样时钟之间的异步关系而引起的误差不确定性问题，有效提高了串行级联采集系统中主设备和从设备之间的同步精度。

技术特征：

1.一种基于门控时钟的时钟延时同步装置，其中，所述装置包括：逻辑控制单元、第一延时单元、第二延时单元以及采样单元，

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置还包括延时测量单元，所述延时测量单元被配置为基于所述第二延时时钟信号和参考时钟信号的触发时刻，生成校正信号，并向所述第二延时单元发送所述校正信号以对所述第二延时时钟信号进行时钟校正处理。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第二延时单元被配置为基于所述校正信号对所述延时链中包括的多个延时子单元的数目进行调整，得到新的延时链，并利用所述新的延时链对接收到的所述第一延时时钟信号进行第二延时处理，得到所述第二延时时钟信号。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述第二延时单元包括n个延时子单元，n为大于2的正整数；

5.根据权利要求2所述的装置，其中，所述延时测量单元包括时间数字转换器和时间校正子单元，

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置还包括信号处理单元，所述信号处理单元被配置为对延时同步信号进行转换处理，得到所述延时控制信号和所述待延时时钟信号，并向所述第一延时单元发送所述延时控制信号，向所述逻辑控制单元发送所述待延时时钟信号。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述逻辑控制单元、所述第二延时单元、所述延时测量单元以及所述信号处理单元集成在现场可编程门阵列芯片中。

8.一种基于门控时钟的时钟延时同步系统，其中，所述系统包括：主设备和至少一个从设备，

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述从设备包括逻辑控制单元、第一延时单元、第二延时单元以及采样单元，

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述从设备还包括延时测量单元，所述延时测量单元被配置为基于所述第二延时时钟信号和参考时钟信号的触发时刻，生成校正信号，并向所述第二延时单元发送所述校正信号以对所述第二延时时钟信号进行时钟校正处理。

技术总结本公开提供了一种基于门控时钟的时钟延时同步装置，可以应用于数据采集技术领域。该装置包括：逻辑控制单元、第一延时单元、第二延时单元以及采样单元，第一延时单元被配置为响应于接收到延时控制信号，对待延时时钟信号进行第一延时处理，得到第一延时时钟信号，并向第二延时单元发送第一延时时钟信号；第二延时单元被配置为利用延时链对接收到的第一延时时钟信号进行第二延时处理，得到第二延时时钟信号，并向逻辑控制单元发送第二延时时钟信号；逻辑控制单元被配置为利用逻辑电路对第二延时时钟信号和待延时时钟信号进行同步处理，得到同步时钟信号，并向采样单元发送同步时钟信号；采样单元被配置为基于同步时钟信号对数据进行同步采样。技术研发人员：孙振宇,黄锡汝,李超,余滔,解立坤受保护的技术使用者：中国科学技术大学先进技术研究院技术研发日：技术公布日：2024/7/23