B类LXI仪器总线同步触发技术

3 基于专用芯片DP83640的实现方案

通过上述的分析得知，基于专用网络芯片的方案能获得最高的实时同步精度，同时又能简化设计。其中DP83640就是其中的典型代表。

DP83640是NS公司在2007年推出的集成有IEEEl588时钟协议的全新网络收发芯片，它呈现如下三个关于IEEEl588的关键特性：信息包中包含用于时间同步的时间戳、IEEEl588时钟产生器、通过GPIO口的同步事件触发。并且NS公司还创新性地赋予了它独特的特性，其中包括基于错误预测的链接质量动态监测等。

具体而言，DP83640的特点主要有：支持IEEE1588V1和V2；支持UDP／IPv4和UDP／IPv6；IEEEl588时钟同步；8ns时间戳；12个触发和捕获IEEEl588的GPIO；可检测的低的传输和接收时延；链接质量动态监测；全双工／半双工和10／100Mb／s传输；支持双绞线和光纤接口等等。以上这些也保证了该芯片能很好地满足B类LXI仪器的同步要求。DP83640的功能模块框图详见图5。  

本方案中采用最为常见的基于ARM9核的S3C2410作为处理器，在数据的发送和接收端采用集成有IEEEl588的网络收发芯片DP83640，两者之间是MAC层芯片，这里选用AX88196。图6给出的是S3C2410、AX88196和DP83640的主要连接框图。在DP83640 中，TX_CLK、TXD[0．．3]和TXD_EN共同构成了以太网络的数据发送接口。TX_CLK在100Mb／s模式下能输出25MHz的时钟信号，在10Mb／s模式下则能输出2．5MHz的时钟信号，该时钟信号来源于25MHz的系统参考时钟；同理，RX_CLK、RXD[0．．3]、 RX_DV和RX_ER构成了以太网络的数据接收接口，其中不同的是RX_DV和RX_ER反映了接收数据的有效或错误；COL则是用于网络中碰撞检测的。在处理器端，将地址总线、数据总线分别和MAC芯片的地址和数据总线相连，实现数据互通，详见图6。



在上述功能的软件实现中，充分利用DP83640能提取数据包中的时间戳并发送给上层软件的特点，可在应用程序的改计中方便地实现同步、触发、延时响应等功能。再利用上文分析的算法提高模块的同步触发精度。软件流程见图7。



在模块初始化中，包含了主从时钟的设定、外围部件初始化(如DP83640初始化)等等。上文中提出的对offset值的滤波、品振速率的计算和晶振偏差自适应算法也可利用上述框图实现，所不同的是两者利用不同的数据和不同的子程序。

4 结束语

LXI仪器借助以太网的强大功能和web的灵活性，使得在ATS中实现远程式、分布式成为可能。LXI基本不受带宽、软件和背板插槽的限制。其更广的覆盖范围、更好的继承性能、更长的生命周期和更低的成本使其具有更为广阔的应用与发展前景。其中B类仪器以其低廉的价格(相对于A类仪器)和较强的灵活性(相对于C类仪器)，更能适应市场的需求。加之采用本文所提出的方法能提高同步触发精度和降低成本，使其具有更强的市场竞争力。