基于自定义的扩展时钟和通信总线的RS422/485时间码协议的时钟扩展输出装置和方法

摘要

本发明公开了一种基于RS422/485时间码协议时钟扩展输出的装置和方法，其包括了自定义的扩展时钟和通信总线交互处理模块、系统时钟处理模块、子钟状态管理信息处理模块、16路独立RS422/485时钟输出处理模块、16路独立RS422/485管理信息处理模块、上游数据总线状态监测模块、系统状态指示模块。其中自定义的扩展时钟和通信总线交互处理模块和系统时钟处理模块是核心，前者处理来自主机框的自定义的扩展时钟和通信总线并提供参考时钟，同时负责整个装置的管理；后者从自定义的总线交互处理模块获取时间、频率和相位信息并据此产生系统的时钟信号。

权利要求

1.一种基于自定义的扩展时钟和通信总线的RS422/485时间码协议时钟扩展输出的装置，其特征在于，包括：自定义的扩展时钟和通信总线交互模块，自定义的扩展时钟和通信总线交互模块处理与主机框的自定义的扩展时钟和通信总线的交互通信并提供参考时钟，同时负责整个装置的管理包括管理16个RS422扩展输出处理模块其所连接子钟的管理，并且把相关的管理信息传送回主机框；自定义的扩展时钟和通信总线交互保证了其扩展性的有效连续和独立性，可以继续没有损伤的连接下一个时钟扩展装置至最多16个，而且也保证了即使中间某个本装置发生故障也不影响其他本装置的正常工作，无论是在发生故障的扩展装置之前的装置还是之后的装置；16路独立RS422/485管理信息处理模块，负责16个RS422/485端口负责和所连接的被同步设备的通信和管理；每个端口可以连接31个子钟，本装置最多可以管理和扩展31*16=496个子钟。

2.在此权利要求1所述的基于自定义的扩展时钟和通信总线的RS422/485时间码时间扩展输出的装置，其特征在于，自定义了一种自定义的扩展时钟和通信总线，使得本装置既保证了其输出精度和主机装置一样，又扩展到可以连接496个子钟，还可以有效完全管理这

496个子钟；而且可以根据实际的需求配置多达16个本扩展装置实现设备容量和实际需要的匹配和将来扩容的需求；由此可根据时钟装置所在系统对同步端口的实际需要求来配置本装置的数量，同时不需要本地高精度的振荡器，以达成成本效益最大化。

说明书

基于自定义的扩展时钟和通信总线的RS422/485时间码协议

的时钟扩展输出装置和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及时间同步装置，具体涉及基于RS422/485时间码的各种系统的时间同步装置。

背景技术

[0002] 目前的各种基于RS422、485时间码的系统在各种行业有着广泛的应用，如地铁系统、高铁系统、电力系统、智能医院、智能交通等。

[0003] 随着信息技术和电子产品的发展和在各行各业的广泛应用，对时间同步的要求和需求也发生了深刻的转变。在地铁系统、高铁系统等轨道交通中，控制中心调度员、车站值班员、与行车相关的各部门及乘客需要统一标准的时间信息，其他各个系统，如信号系统、自动检票系统、视频监视系统、广播系统、乘客资信系统、火灾自动报警系统、安防系统、无线和有线的通信调度系统、故障记录系统等等都需要精确统一标准的时间信息，这对于保证轨道交通运行计时准确、提高运营效率起到非常重要的作用。

[0004] 在电力系统中，电力通信调度网、电厂和变电站等场所都需要非常精确的时间同步控制。毫秒或微秒级的时间同步偏差会造成系统的中断，甚至电网的瘫痪，给客户和电力公司带来巨大的损失。因此，高精度的时间同步系统是保障电厂、变电站和电力通信畅通的必备条件。

[0005] 目前世界上普遍使用的方法是通过时间同步系统下载GPS、北斗或格洛纳斯GLONASS的卫星导航系统的UTC（世界标准时间）并应用到每个需要精确时钟信号的通讯设备，来实现各种通讯设备的时间同步。

[0006] 在上述各种系统内，各种被同步系统和设备需要的时间信息的格式和数量都是各不相同，如地铁等轨道交通需要的是NTP协议时间信号和RS422时间码信号；电力系统需要的有NTP协议时间信号，RS422时间码信号，1PPS、1PPM、1PPH时间码脉冲和IRIG-B时间码；智能医院需要的有NTP协议时间信号，RS422时间码信号，金融银行系统需要的有NTP协议时间信号。单一装置能够满足上述各种系统的的输入信号格式时间同步装置，但由于某些需求需要大量的RS422/485时间信号，如高铁系统、地铁系统。开发一个能够输出大量RS422/485时钟信号并具有管理功能的扩展输出装置是一个既能满足需求又能降低成本的有效途径。

发明内容

[0007] 本发明所要解决的技术问题是解决时间同步装置的RS422/485时钟信号的扩展输出，采用了一种自定义的时钟和通信总线来实现扩展输出。

[0008] 本发明所采用的技术方案是提供一种基于自定义的扩展时钟和通信总线的RS422/485时间码和通信协议的装置和方法，其包括了自定义的扩展时钟和通信总线交互处理模块、系统时钟处理模块、子钟状态管理信息处理模块、16路独立RS422/485时钟输出处理模块、16路独立RS422/485管理信息处理模块、上游数据总线状态监测模块、系统状态指示模块。自定义的扩展时钟和通信总线交互处理模块处理来自主机框的自定义的扩展时钟和通信总线并提供参考时钟，同时负责整个装置的管理包括管理16个RS422输出处理模块其所连接的子钟， 并且把所有需要的管理信息传送回主机装置，自定义的扩展时钟和通信总线交互模块保证了其扩展性的有效连续和独立性，即可以继续没有损伤的连接下一个时钟扩展装置至最多16个；上游数据总线状态监测模块独立检测自定义的扩展时钟和通信总线的连接和是否处于异常状态；系统状态指示模块可以指示连接子钟的状态和告警信息和整个装置的告警信息并通过前面板的告警LED指示；系统时钟处理模块，从自定义的扩展时钟和通信总线交互处理模块获取时间、频率和相位信息并据此产生系统的时钟信号；子钟状态管理信息处理模块负责处理从16路独立RS422/485管理信息处理模块所获得的子钟信息，进行处理后上报给自定义的扩展时钟和通信总线交互处理模块，同时也负责确定目标子钟转发来自定义的扩展时钟和通信总线交互处理模块的指令；16路独立RS422/485时钟扩展输出处理模块产生同步的16路独立的RS422/485时钟信号；16路独立RS422/485管理信息处理模块负责16个RS422/485端口所连接的被同步设备的通信和管理。

[0009]  在上述方案中，自定义的扩展时钟和通信总线交互模块，处理与主机装置的自定义的扩展时钟和通信总线之间的时钟信号和管理通信的交互，为本装置提供参考时钟，同时负责整个装置的管理包括管理16个RS422时钟输出模块及其所连接的子钟， 并且把所有的管理信息传送回主机框。自定义的扩展时钟和通信总线交互模块保证了其扩展性的有效连续，即可以继续没有损伤的连接下一个时钟扩展装置至最多16个，而且保证了即使中间某个本装置发生故障也不影响其他本装置的正常工作，无论是在发生故障的扩展装置之前的装置还是之后的装置。

[0010] 上游数据总线状态监测模块独立检测自定义的扩展时钟和通信总线的连接和是否处于异常状态，其配合自定义的扩展时钟和通信总线交互模块确保总线交互安全和有效。

[0011] 系统状态指示模块可以指示连接子钟的状态和告警信息和整个装置的告警信息并通过前面板的告警LED指示，可以有效地实现整个系统故障的快速定位和恢复。

[0012] 系统时钟处理模块，从自定义的扩展时钟和通信总线交互处理模块获取精确的时间、稳定高精度的频率和同步的相位信息，在此基础上产生系统的时钟信号。其频率信号来自于主机框的高精度时钟并且有着严格的相位同步，这样既保证了扩展输出装置的频率精度，又不增加装置的成本，因为本装置就不需要高稳晶振了。

[0013] 子钟状态管理信息处理模块，负责处理16路独立RS422/485管理信息处理模块所获得的子钟信息并和自定义的扩展时钟和通信总线交互处理模块实现交互，每个端口可以连接31个子钟，本装置最多可以管理和扩展31*16=496个子钟。这样既可以有效地管理所有输出端口连接的子钟，又可以减少本扩展输出装置和主机装置的通信量，从而实现了分层分级管理，提高了整个装置的通信效率和管理容量。本模块既要确定状态信息来自哪个子钟，又要确保来自自定义的扩展时钟和通信总线交互处理模块的指令能发到准确的目标子钟。

[0014]  16路独立RS422/485时钟输出处理模块，产生16路独立的RS422/485时钟信号，这16路时钟信号既互相独立，又都保证输出时间信号和系统时间的完全同步。

[0015] 16路独立RS422/485管理信息处理模块，负责16个RS422/485端口负责和所连接的