在分布式数据采集系统中为时钟同步采用混合方法

科学领域:

• * 嵌入式系统工程
• * 网络控制系统 网络控制系统
• *科学仪器仪表使用

背景情况:

• *精确的时间同步对于多设备数据采集至关重要.
• * 现有的芯片系统 (SoC) 架构需要强大的时钟同步解决方案.
• * 现场可编程门阵列 (FPGA) 为基于硬件的定时解决方案提供了一个灵活的平台.

研究的目的:

• *为SoC架构提出一种简单有效的时钟同步方法.
• * 集成一个可编程门阵列 (FPGA) 与中央处理单元 (CPU) 进行精确的定时.
• * 确保科学实验在分布式系统中获得准确的数据.

主要方法:

• * 实现了一个基于软件的网络同步协议 (NTP/PTP).
• * 使用FPGA生成与系统时钟同步的时钟参考.
• *采用分数时钟划分和比例积分 (PI) 控制器来保持时钟精度并防止漂移.
• * 在RedPitaya平台上展示了一个特定的实现,生成1MHz时钟.

主要成果:

• * 在FPGA生成的时钟和NTP同步的系统时钟之间实现了精确的时钟同步.
• *通过实时软件监控和调整FPGA时钟频率,成功防止了时钟漂移.
• * 在分布式数据采集设置中验证了系统的性能,以便快速记录过渡.

结论:

• * 拟议的基于FPGA的时钟同步方法对SoC架构有效.
• *这种方法提高了分布式数据采集系统的可靠性,用于高精度的科学应用.
• * 该系统适用于苛刻的环境,如ITER中性光束测试设施.