[发明专利]一种基于SRIO的多节点时间同步控制系统及其同步控制方法

说明书

本发明提供了一种基于SRIO的多节点时间同步控制系统及其同步控制方法，本发明系统通过主节点和若干个从节点之间构成树形多层架构，并每个节点中均包括主用SRIO接口模块、同步控制模块、发送调度模块、接收调度模块、发送RAM模块、接收RAM模块以及转发SRIO接口模块；其中主节点中的同步控制模块能够产生全局时钟同步信号，从节点中的同步控制模块能够执行以及恢复时钟同步信号。本发明弥补了多层控制架构同步策略缺陷，提高了控制系统通信速率与带宽利用率，提高了同步精度，降低了时钟抖动，使用硬件描述语言设计，具有强可移植性。工作流程清晰可控，不仅适用于电力电子控制领域，还可拓展至通信领域，可在工程应用尤其是控制系统工程中广泛应用。

技术领域

本发明涉及电力电子控制领域，特别是涉及一种基于SRIO的多节点时间同步控制系统及其同步控制方法。

背景技术

在现有技术中，控制系统的通信速率较低，带宽利用率较低，在控制周期上已经达到瓶颈无法提升，控制系统同步设计表现欠佳，由于传输延时大，很难实现多层控制系统的全系统高精度同步，同步精度低，时间抖动大，易造成跨周期时的数据包跳动畸变。

SRIO是串行RapidIO通信协议的简称，是一种基于包交换的开放式高速串行标准总线，具备高速率、高带宽、高可靠的特点。SRIO主要应用于嵌入式系统的内部互联，可作为芯片间的板内互联总线，也可作为背板互联总线，还可使用光纤作为物理介质进行系统内互联；在电力电子控制领域，迫切的需要引入一种高速传输总线，能够提高控制系统的时效性，提高带宽利用率，降低控制系统复杂度，降低链路延时与抖动，降低控制系统同步时间差，SRIO正是满足这些需求的最佳选择。

目前，相关的技术成果主要集中在SRIO数据转换传输方式、交换路由方法研究上，涵盖物理链路建立，包括芯片间、背板总线、系统间光纤传输方式以及双活工作方式下链路聚合的方式。未进行基于SRIO的多节点多层级控制系统通信方面的研究，尤其是没有涉及时间同步方面控制系统的实现方式研究，并且，在电力电子控制行业缺乏相关方面的应用方案设计与实现。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供了一种基于SRIO的多节点时间同步控制系统及其同步控制方法。主要面向电力电子控制领域中的分层架构，应用于指令分层下发与状态逐层上传的控制系统。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

本发明的第一方面，提供了一种基于SRIO的多节点时间同步控制系统，应用于FPGA系统，包括：主节点以及若干个从节点，所有所述从节点划分为若干个中间层节点以及若干个底层节点的树形分层控制架构，所述主节点以及所有所述从节点中均包括：主用SRIO接口模块、同步控制模块、发送调度模块、接收调度模块、发送RAM模块、接收RAM模块以及转发SRIO接口模块；所述从节点中的所述发送RAM模块、所述接收RAM模块以及所述转发SRIO接口模块的数量相同且等于所述从节点的个数；

所述同步控制模块与所述主用SRIO接口模块、所述发送调度模块以及所述接收调度模块连接；所述主节点中的同步控制模块用于产生全局时钟同步信号，并生成相应的事务触发点；所述从节点中的同步控制模块用于执行或者恢复时钟同步信号，并生成相应的事务触发点；

所述主用SRIO接口模块与所述同步控制模块、所述发送RAM模块以及所述接收RAM模块连接，用于解析FPGA系统中GT模块接收的数据，并将数据缓存至所述发送RAM模块中；以及从所述接收RAM模块中取出数据并发送至GT模块；

所述发送调度模块与所述同步控制模块以及所述发送RAM模块连接，用于根据所述同步控制模块发出的事务触发点，周期性的产生所述发送RAM模块激励，使数据传输至所述转发SRIO接口模块中；

所述接收调度模块与所述同步控制模块以及所述接收RAM模块连接，用于根据所述同步控制模块发出的事务触发点，周期性的产生所述接收RAM模块激励，使数据传输至所述主用SRIO接口模块；