文档介绍：中国科学技术大学
硕士学位论文
跨时钟域若干问题的研究-同步与亚稳态
姓名:吴小蕻
申请学位级别:硕士
专业:物理电子学
指导教师:武杰;安琪
20080501
捅妥论文第七章从统计学的角度讨论了对亚稳态的计算及度量方法,介绍了平均关键词:跨时钟域,同步,亚稳态当今系统日益复杂,系统中各个节点时钟可能并不相关。各个节点的时钟可能频率一致,但相位不一致;也可能连频率都不一致。这时节点间跨时钟域的同步和可靠数据传输是系统实现中的难点和重点,对其进行研究有着重大意义。本文主要考虑一个分布式系统中,各个节点间跨时钟域的同步问题和亚稳态问题。在本文的第一章对跨时钟域下的同步问题和亚稳态问题做了概述。在第二章中对时钟同步需要考虑的基本问题做了介绍。在第三章中仔细分析了现在常用的几种同步方法。包括使用蚨ㄎ幌统,网络椋琁榈取6约钢殖墒斓耐椒椒ń辛硕员龋析了其使用领域及优缺点。在第四章中描述了在项目中实现的两个同步实例。一个采用胨üぷ芟发送触发信号,通过测量传输延时进一步提高同步精度。另一个是在以太网拓扑下,通过修改系统内核和软件协议栈,由软件实现几十以内的同步精度。在第五章中介绍了无线网络中的同步方法与传统方法的区别,分析了在无线传感器网络中常用的三种同步方法。论文第六章介绍了亚稳态现象及其发生原因。特别分析了触发器的和送狈J沟么シ⑵魇涑鼋胝竦吹那樾巍6訤杓瞥S玫木蔡毙分析隽私樯堋失效间隔时间的推导和测量,特别给出了在中测量的方法。论文第八章结合具体实例详细介绍了实际应用中处理亚稳态各种的方法。包括经典的两级触发器级联同步;握手协议和使用。摘要
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秒略年歹月彳日作者签名:羞遂中国科学技术大学学位论文原创性和授权使用声明本人声明所呈交的学位论文,是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除己特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。本人授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权,即:学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。
第滦髀同步问题亚稳态问题自不同节点的不正确时间戳可能导致对实际的时间事件进行错误的重排或颠倒次序。系统各个节点的振荡器不相关,为了维护系统同步,跨时钟域的同步问题至关重要。在现代的数据采集仪器设备中,如何保障多个数据采集点之间的同步采集是一个非常重要的问题。只有保证了采集数据的时间相关性,后续的分析才有意义。同步采集包括两个方面:节点同时开始采样;节点的采样节拍一致。如果系统各节点的时钟节拍来源一致,则同步问题简化为触发问题。系统可能只需要一个触发信号来启动采样,之后在各节点在共同时钟的节拍下工作。例如在测试仪器中很常用的芟撸导噬暇褪窃赑总线的基础上作了针对仪器测试方面的扩展。其中很重要的一点就是增加了专门的星型同步触发总线和际敝樱切屯酱シ⒆芟哂于多个测试插件之间的同步。如果系统各个节点无法通过触发同步采样,而是各自在需要时候工作,最后汇总至主机,则必须在每个节点维护一个时钟。系统中所有节点时钟同步,以保证各个节点的采样数据的时间相关性,并可以通过采集数据确定事情发生的先后关系。没有这样的全局机制会导致分布式系统节点中出现来源于本地时钟的不正确时间戳;而当节点数据汇集时,来更进一步,如果系统需要一个绝对时钟与曜际奔涠云耄蛳低持骰匦胗蒅等设备与标准时间同步,之后在系统内实现各节点时钟同步。当今系统各节点间的距离日益增大,传统的仪器之间的同步技术已经捉襟见肘。比如在地震仪器中,采集点之间的距离少则几公里,动辄上百公里。如何实现长距离数据获取系统的同步问题,是这些大型仪器研发中的一个重要环节。现在常用的做法就是利用的同步脉冲迪执蠓段诘耐讲杉同步脉冲的精度从几到几十都可以做到。但高精度的涮寤图鄹穸既煤芏嘁巴獾牟杉璞改岩越邮堋2⑶褿接收仪还要受地理位置和环境的影响,在环境恶劣或者地势不平整的地方往往接收不到号。所以如何利用现有的成熟技术解决长距离数据获取中的同步问题,就成了一个现实存在的课题。当今的数字系统日益复杂,一个系统常常与许多子系统进行通信。如我们的计算机,会有串口,并口,涌诘戎诙嗖煌掷嗟慕涌冢梢杂氩煌耐馍杞辛印S捎谥机与外设间时钟的不相关,跨时钟域异步信号的可靠传输变得及其重要。又如通信系统中,各个节点间时钟不相关,节点间跨时钟域的低误码率传输至关重要。当前数字系统设计的趋势是全局异步,局部同步。即全局系统内琇
存在众多异步时钟