C8051 F1 20與RS422息線的時鐘同步技術(shù)
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3 時鐘同步設(shè)計的基本原理
本方案采用多個C8051F120單片機組成RS422網(wǎng)絡(luò)。C8051F120單片機具有高達100MIPS的執(zhí)行速度，也就是1μs可以執(zhí)行100條單周期指令，所以定時器定時1μs可以達到1％的精度。而RS4．22總線組成的網(wǎng)絡(luò)是“一主多從”式結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)中每個設(shè)備都有自己的時鐘，時鐘采用定時器實現(xiàn)，1μs觸發(fā)一次。主設(shè)備和從設(shè)備的時鐘偏差產(chǎn)生有兩個原因；一是某些隨機因素產(chǎn)生的誤差；二是由于晶振的運行速度不同引起的誤差，此誤差的產(chǎn)生主要受溫度的影響，而溫度又是由工作環(huán)境來決定的。本文采用相對時鐘同步的方法來減小這種誤差的影響。
該方法分為2步：
①主設(shè)備每2 s進行一次時鐘同步。主設(shè)備首先發(fā)送報文master_a(該報文本身不含發(fā)送時間)，之后再發(fā)送一幀帶有該報文發(fā)送時間信息的報文master_b。這樣，從設(shè)備可以分析出主設(shè)備的同步報文的發(fā)送時間T1和接收時間T2(如無特殊標注，文中所涉及的時間變量都是以μs為單位的)。從設(shè)備再發(fā)送一個報文slave_c，并記下這個報文的發(fā)送時間T3，主設(shè)備接到該報文后記下接收時間T4，并把T4發(fā)給從設(shè)備，從設(shè)備就有了T1、T2、T3、T4的值。由于主設(shè)備和從設(shè)備都采用同一波特率進行串行通信，所以只要保證主設(shè)備的報文和從設(shè)備的報文發(fā)送的字節(jié)數(shù)相同，就可以看成主設(shè)備和從設(shè)備的發(fā)送時間和接收時間是相同的，即圖3中的T1、T2、T3、T4四點構(gòu)成的是等腰梯形。所以主設(shè)備和從設(shè)備之間的時間偏差：
本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/173522.htm
從設(shè)備的時間T_Slave減去從設(shè)備和主設(shè)備之間的偏差△，即校正后的時間。但此時校正后的結(jié)果只是改變從設(shè)備的時鐘誤差，并沒有改變從時鐘的時鐘頻率。隨著時間的增長，這個誤差就又會出現(xiàn)，因此想要減小這個誤差必須采用進一步的方法。
②進行時鐘頻率的校正。C8051F120單片機的指令速度很快(可達100MIPS)，這就為單片機應(yīng)用內(nèi)部定時器實現(xiàn)頻率可調(diào)時鐘創(chuàng)造了有利條件。本文多次測量從設(shè)備和主設(shè)備之間的時間誤差來求取平均值，作為主從時鐘在規(guī)定時間內(nèi)的從設(shè)備和主設(shè)備之間的誤差，通過這個誤差來修正從設(shè)備的時鐘頻率。具體做法為：測量5次從設(shè)備和主設(shè)備之間的偏差△1～△5，采用平均值濾波法得到的結(jié)果△z作為2 s的時間偏差。
其中，t代表1μs內(nèi)時鐘的偏差量，單位是0．01 μs。只須修改定時器的相應(yīng)寄存器，就可以達到調(diào)整時鐘頻率的目的。
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