一種以太網(wǎng)頻偏在線測量方法
【專利摘要】一種以太網(wǎng)頻偏在線測量方法。本發(fā)明直接測量以太網(wǎng)線路恢復(fù)時(shí)鐘與參考時(shí)鐘間的頻偏。核心功能采用FPGA實(shí)現(xiàn)。測量控制器控制一個(gè)異步FIFO，在待測時(shí)鐘下進(jìn)行寫操作，在參考時(shí)鐘下進(jìn)行讀操作。周期計(jì)數(shù)器實(shí)時(shí)計(jì)算這個(gè)FIFO讀水位由初始值上升或下降到判決值所用的參考時(shí)鐘周期數(shù)。判決深度計(jì)算器根據(jù)周期數(shù)，動(dòng)態(tài)計(jì)算判決深度，使得在±100ppm內(nèi)保持基本相同的精度。微處理器通過SPI接口讀取FPGA的頻偏指示、判決深度和周期數(shù)的值，計(jì)算得到待測時(shí)鐘的頻偏，可判斷是否滿足IEEE802.3定義的±100ppm，對(duì)異常情況進(jìn)行告警和統(tǒng)計(jì)。本發(fā)明可以嵌入到以太網(wǎng)測試儀器中，實(shí)時(shí)測量以太網(wǎng)頻偏。
【專利說明】一種以太網(wǎng)頻偏在線測量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于以太網(wǎng)測試【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，涉及一種實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)頻偏的在線測 量方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在以太網(wǎng)測試領(lǐng)域，需要在線的測量出以太網(wǎng)的時(shí)鐘頻偏。IEEE 802. 3定義以太 網(wǎng)頻偏應(yīng)在±100 ppm內(nèi)。這對(duì)頻偏測量的精度提出了較高的要求。工程技術(shù)中，頻率計(jì) 常用的兩種測量方法：一種是在一段時(shí)間T內(nèi)，對(duì)待測時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)，值為N，計(jì)算得到待測 時(shí)鐘頻率為N/T。這種方法測量精度差，且無法直接測量出頻偏；另一種是用更高頻率的標(biāo) 準(zhǔn)時(shí)鐘，測量待測時(shí)鐘的周期，換算得到待測時(shí)鐘的頻率。這種方法提高精度需要較高頻率 的時(shí)鐘信號(hào)，對(duì)硬件設(shè)計(jì)造成負(fù)擔(dān)，并且無法直接測量出頻偏。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有頻偏測量精度差或需要較高頻率的采樣時(shí)鐘信號(hào)，無 法直接測量出頻偏的問題，提供一種以太網(wǎng)頻偏在線測量方法。
[0004] 本發(fā)明提供的以太網(wǎng)頻偏在線測量方法依據(jù)的硬件部分包括微處理器和FPGA， FPGA包括異步FIFO、周期計(jì)數(shù)器、測量控制器、水位輸出、頻偏指示和判決深度計(jì)算器。異 步FIFO的寫時(shí)鐘信號(hào)由待測時(shí)鐘輸入，讀時(shí)鐘信號(hào)由參考時(shí)鐘輸入，復(fù)位信號(hào)、寫使能信 號(hào)、讀使能信號(hào)由測量控制器輸入；周期計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)由參考時(shí)鐘輸入，周期計(jì)數(shù)器的 清零和使能信號(hào)由測量控制器輸入，周期數(shù)信號(hào)輸出到測量控制器和判決深度計(jì)算器；判 決深度計(jì)算器輸出判決深度值到水位輸出模塊；水位輸出模塊輸出正偏判決值和負(fù)偏判決 值到測量控制器。
[0005] 本發(fā)明方法的具體操作步驟如下： 第1、以太網(wǎng)線路恢復(fù)時(shí)鐘作為待測時(shí)鐘，直接輸入FPGA后，作為異步FIFO的寫時(shí)鐘。 在未啟動(dòng)頻偏測量時(shí)，測量控制器一直處于空閑狀態(tài)；當(dāng)測量控制器處于空閑狀態(tài)時(shí)，測量 控制器復(fù)位異步FIFO和周期計(jì)數(shù)器；當(dāng)啟動(dòng)頻偏測量后，測量控制器由空閑狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到初 始化狀態(tài)； 第2、測量控制器處于初始化狀態(tài)時(shí)，開啟異步FIFO的寫使能；異步FIFO在待測時(shí)鐘 下進(jìn)行寫操作，異步FIFO的讀水位開始上升；當(dāng)異步FIFO的讀水位等于水位初始值時(shí)，測 量控制器由初始化狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到測量狀態(tài)； 第3、當(dāng)測量控制器處于測量狀態(tài)時(shí)，開啟周期計(jì)數(shù)器的使能，對(duì)參考時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)； 同時(shí)開啟異步FIFO的讀寫使能，異步FIFO在待測時(shí)鐘下進(jìn)行寫操作，在參考時(shí)鐘下進(jìn)行讀 操作；如果待測時(shí)鐘與參考時(shí)鐘間存在著頻率差，那么異步FIFO的讀水位就會(huì)發(fā)生單向變 化；當(dāng)異步FIFO的讀水位上升到正偏判決值或下降到負(fù)偏判決值，或者周期計(jì)數(shù)器輸出的 周期數(shù)大于要求的精度時(shí)，本輪測量完成，測量控制器由測量狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到空閑狀態(tài)，并鎖定 周期計(jì)數(shù)器輸出的周期數(shù)； 第4、如果異步FIFO的讀水位上升到正偏判決值，頻偏指示值為"正"；或者異步FIFO 的讀水位下降到負(fù)偏判決值，頻偏指示值為"負(fù)";否則，頻偏指示值為"零"； 第5、如果周期數(shù)二進(jìn)制值的有效比特?cái)?shù)目過少，會(huì)導(dǎo)致測量精度降低，此時(shí)判決深度 計(jì)算器對(duì)判決深度值進(jìn)行二進(jìn)制左移；如果周期數(shù)有效比特?cái)?shù)過多，會(huì)導(dǎo)致測量時(shí)間過長， 此時(shí)對(duì)判決深度值進(jìn)行二進(jìn)制右移；這樣既可以保證測量滿足精度要求，又可以減少不必 要的測量時(shí)間； 第6、水位輸出模塊根據(jù)判決深度值計(jì)算水位正偏判決值和負(fù)偏判決值，用于下一輪測 試；其中，水位正偏判決值=水位初始值+判決深度值，負(fù)偏判決值=水位初始值-判決深 度值； 第7、微處理器通過SPI接口讀取FPGA的周期數(shù)，判決深度值和頻偏指示值，進(jìn)行頻偏 PPM計(jì)算： 第7. 1、頻偏指示值為"零"，待測時(shí)鐘與參考時(shí)鐘間的頻偏等于0,單位ppm ; 第7. 2、頻偏指示值為"正"，待測時(shí)鐘與參考時(shí)鐘間的頻偏等于

【權(quán)利要求】
1. 一種以太網(wǎng)頻偏在線測量方法，其特征在于，該方法依據(jù)的硬件部分包括微處理器 和FPGA，F(xiàn)PGA包括異步FIFO、周期計(jì)數(shù)器、測量控制器、水位輸出、頻偏指示和判決深度計(jì) 算器；異步FIFO的寫時(shí)鐘信號(hào)由待測時(shí)鐘輸入，讀時(shí)鐘信號(hào)由參考時(shí)鐘輸入，復(fù)位信號(hào)、寫 使能信號(hào)、讀使能信號(hào)由測量控制器輸入；周期計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)由參考時(shí)鐘輸入，周期計(jì) 數(shù)器的清零和使能信號(hào)由測量控制器輸入，周期數(shù)信號(hào)輸出到測量控制器和判決深度計(jì)算 器；判決深度計(jì)算器輸出判決深度值到水位輸出模塊；水位輸出模塊輸出正偏判決值和負(fù) 偏判決值到測量控制器； 本發(fā)明方法包括以下步驟： 第1、以太網(wǎng)線路恢復(fù)時(shí)鐘作為待測時(shí)鐘，直接輸入FPGA后，作為異步FIFO的寫時(shí)鐘； 在未啟動(dòng)頻偏測量時(shí)，測量控制器一直處于空閑狀態(tài)；當(dāng)測量控制器處于空閑狀態(tài)時(shí)，測量 控制器復(fù)位異步FIFO和周期計(jì)數(shù)器；當(dāng)啟動(dòng)頻偏測量后，測量控制器由空閑狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到初 始化狀態(tài)； 第2、測量控制器處于初始化狀態(tài)時(shí)，開啟異步FIFO的寫使能；異步FIFO在待測時(shí)鐘 下進(jìn)行寫操作，異步FIFO的讀水位開始上升；當(dāng)異步FIFO的讀水位等于水位初始值時(shí)，測 量控制器由初始化狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到測量狀態(tài)； 第3、當(dāng)測量控制器處于測量狀態(tài)時(shí)，開啟周期計(jì)數(shù)器的使能，對(duì)參考時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)； 同時(shí)開啟異步FIFO的讀寫使能，異步FIFO在待測時(shí)鐘下進(jìn)行寫操作，在參考時(shí)鐘下進(jìn)行讀 操作；如果待測時(shí)鐘與參考時(shí)鐘間存在著頻率差，那么異步FIFO的讀水位就會(huì)發(fā)生單向變 化；當(dāng)異步FIFO的讀水位上升到正偏判決值或下降到負(fù)偏判決值，或者周期計(jì)數(shù)器輸出的 周期數(shù)大于要求的精度時(shí)，本輪測量完成，測量控制器由測量狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到空閑狀態(tài)，并鎖定 周期計(jì)數(shù)器輸出的周期數(shù)； 第4、如果異步FIFO的讀水位上升到正偏判決值，頻偏指示值為"正"；或者異步FIFO 的讀水位下降到負(fù)偏判決值，頻偏指示值為"負(fù)"；否則，頻偏指示值為"零"； 第5、如果周期數(shù)二進(jìn)制值的有效比特?cái)?shù)目過少，會(huì)導(dǎo)致測量精度降低，此時(shí)判決深度 計(jì)算器對(duì)判決深度值進(jìn)行二進(jìn)制左移；如果周期數(shù)有效比特?cái)?shù)過多，會(huì)導(dǎo)致測量時(shí)間過長， 此時(shí)對(duì)判決深度值進(jìn)行二進(jìn)制右移；這樣既可以保證測量滿足精度要求，又可以減少不必 要的測量時(shí)間； 第6、水位輸出模塊根據(jù)判決深度值計(jì)算水位正偏判決值和負(fù)偏判決值，其中，水位正 偏判決值=水位初始值+判決深度值，負(fù)偏判決值=水位初始值-判決深度值； 第7、微處理器通過SPI接口讀取FPGA的周期數(shù)、判決深度值和頻偏指示值，進(jìn)行頻偏 PPM計(jì)算： 第7. 1、頻偏指示值為"零"，待測時(shí)鐘與參考時(shí)鐘間的頻偏等于0,單位ppm ; 第7. 2、頻偏指示值為"正"，待測時(shí)鐘與參考時(shí)鐘間的頻偏等于
第7. 3、頻偏指示值為"負(fù)"，待測時(shí)鐘與參考時(shí)鐘間的頻偏等于
【文檔編號(hào)】H04L12/26GK104283740SQ201410570418
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】李文健 申請(qǐng)人:天津市德力電子儀器有限公司