【摘 要】
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现代高精度授时方式有GPS、IRIGB以及IEEE1588等。IRIGB因为其方便灵活的特点,可以更大范围的覆盖有高精度授时需求的场景。本文结合LVDS协议,制定了一套符合IRIGB标准的编码方式,并设计了一套授时同步电路。本文的设计目标是为了消除传统时钟源在工作中产生的累积误差,以提高时钟同步精度。本文首先阐述了 LVDS工作所涉及的硬件基础知识,包括信号及电源完整性设计、端接与阻抗匹配意义、传
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现代高精度授时方式有GPS、IRIGB以及IEEE1588等。IRIGB因为其方便灵活的特点,可以更大范围的覆盖有高精度授时需求的场景。本文结合LVDS协议,制定了一套符合IRIGB标准的编码方式,并设计了一套授时同步电路。本文的设计目标是为了消除传统时钟源在工作中产生的累积误差,以提高时钟同步精度。本文首先阐述了 LVDS工作所涉及的硬件基础知识,包括信号及电源完整性设计、端接与阻抗匹配意义、传输线与耦合方式电的气特性。为后续的硬件电路开发打下基础。其次对授时的原理、授时双向对比技术、IRIGB（DC）码的编码方式进行分析,制定了一套符合IRIGB规范,并且适合LVDS传输的4B/5B授时编码。然后设计出一套完整的授时电路,包括电源模块、单片机、FPGA以及外围辅助电路等,并对整套电路的稳定性进行了验证。最后以Verilog为编程语言调用FPGA内部的串行器、解串器、输入输出缓冲器等IP核完成了软件编写,对LVDS输出4B/5B编码的稳定性和整套电路的工作特性进行相关的测试,最终实现以LVDS为基础的多节点授时与同步功能。本论文的设计指标是和标准GPS时钟源相对照,授时和同步精度可达到亚微秒级的同步误差。本方案在驱动增强芯片加持的基础上,相比于传统IRIGB（DC）的TTL授时方式,有传输距离远,可靠性高,抗干扰能力强等特点。本论文所选用的授时与同步方案利用FPGA的并行处理与IO映射能力,可以很方便的将单点授时方案扩展到多节点授时应用上。本方案最主要的优势在于此授时方案不会产生累积误差授时误差,通过调节补偿参数可以达到亚微秒级同步精度,经过实践验证,整个方案功能理想,性能稳定,达到设计要求。
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