专利名称：一种处理时钟系统主备倒换的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通讯领域及其它电子领域，尤其是涉及一种处理时钟系统主备倒换的方法和装置。
背景技术：
目前，随着宽带网络的迅猛发展，用户不仅对网络服务的内容提出了高要求，对网络服务的质量也越来越重视，这对通讯设备的可靠性提出了越来越高的要求。为了提高系统的可靠性，最常用的方法是对核心板采用主备工作的方式，在主用核心板发生故障时，通过主备倒换，把业务转移到能正常工作的备用核心板上。随着用户对网络服务质量要求的提高，必然对系统在主备倒换过程中的误码率提出了较高的要求。而在电子设备中，时钟是一切信号的基础。在目前大多数的主备冗余系统中，通用的做法是主备核心板的工作时钟是相互独立的，这样实现较简单，然而由于主备核心板的工作时钟的相位是不一样的，在核心板的主备倒换过程中，各业务单板从核心板获得的时钟信号的相位会出现较大的变化，必然会产生较大的误码。
图1是目前常用的主备时钟系统的框图。其具体实现方式是主备时钟系统各自将自己的晶振输出时钟经过时钟驱动电路输出到各业务单板，各业务单板通过时钟选择电路选择主用时钟系统送出的时钟作为本板的工作时钟。假设时钟系统110为主用时钟系统，时钟系统120为备用时钟系统。时钟系统110上的晶振111输出时钟信号ClkA和时钟系统120上的晶振121输出时钟信号ClkB各自通过本地的时钟驱动电路输出时钟到各业务单板。各业务单板在正常工作时都选择主用时钟系统送来的时钟并通过锁相环电路进行锁相后的时钟输出作为本业务单板的工作时钟，例如当时钟系统110为主用时钟系统时，第n块业务单板140的时钟选择电路会选择Cardn-ClkA并把经过锁相环141锁相后的时钟输出Cardn-Clk作为工作时钟。由于ClkA经过时钟驱动电路112后的多路输出(Card1-ClkA到Cardn-ClkA)之间可以保证相位是一致的，ClkB经过时钟驱动电路122后的多路输出(Card1-ClkB到Cardn-ClkB)之间也可以保证相位是一致的，因此各业务单板正常工作时的工作时钟是同相位的。但由于晶振111和晶振121这两个不同晶振的输出ClkA和ClkB的相位是不可控的，因此时钟系统110和时钟系统120输出到每块业务单板(从单板1到单板n)上的两路时钟信号的相位是不可控的，若系统发生主备倒换，从而主用时钟系统110也会倒换至备用时钟系统120，即在倒换过程中，业务单板140的工作时钟将会由Cardn-ClkA倒换到Cardn-ClkB。假如时钟ClkA和时钟ClkB的相位相差过大，在各业务单板上，由于锁相环的工作的随机性，有可能某单板i的锁相环向前赶最终锁定Cardi-ClkB，而某单板j的锁相环向后赶最终锁定Cardj-ClkB，这样在相位不稳到稳定(锁相环锁定时钟)后单板i和单板j对时钟的计数相差了一个时钟周期，同时在时钟稳定的过程中单板i和单板j的相位差较大，这样导致了系统倒换过程中误码率较高，甚至在某些场合会出现单板i和单板j联系不上而造成某块单板上的一些器件如网络处理器的工作无法恢复。
要想实现核心板在主备倒换过程中用户业务的平滑过渡，这就对主备时钟的相位保持一致提出了高要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种处理时钟系统主备倒换的方法和装置，解决核心板在主备倒换过程中时钟相位相差过大、误码率较高的问题。
为达到上述目的，本发明提供了一种处理时钟系统主备倒换的方法，用于完成主、备时钟系统的倒换，其特点在于，包括如下步骤步骤一，使主、备时钟系统的晶振时钟都通过背板到达两个时钟系统的时钟选择电路的输入端；步骤二，主、备时钟系统的时钟选择电路都选择主用时钟系统上的晶振时钟作为输出；步骤三，通过主、备时钟系统上的锁相环电路对本时钟系统上的时钟选择电路的输出进行锁定，得到主、备时钟系统的输出时钟；步骤四，通过主、备时钟系统上的时钟驱动电路将所述输出时钟点对点地驱动到各业务单板。
上述的方法，其特点在于，还包括有步骤五，使各业务单板上的时钟选择电路始终选择主用时钟系统的输出时钟作为输出；步骤六，各业务单板上的锁相环电路对本单板上的时钟选择电路的输出进行锁定并输送给本业务单板的工作电路。
上述的方法，其特点在于，在所述步骤一中，还包括使所述两个时钟系统的时钟选择电路输入端所分别接收的来自同一时钟系统的晶振时钟的相位保持一致的步骤。
上述的方法，其特点在于，在所述步骤四中，还包括使所述各业务单板接收的来自同一时钟系统的所述输出时钟的相位保持一致的步骤。
上述的方法，其特点在于，在所述步骤六中，还包括设置所述各业务单板上的锁相环电路的反馈线长度的步骤。
本发明还公开了一种处理时钟系统主备倒换的装置，包括主、备时钟系统，背板和业务单板，其特点在于，所述主、备时钟系统都包括有晶振、时钟选择电路、锁相环电路和时钟驱动电路；所述晶振产生一晶振时钟并传送给所述时钟选择电路；所述时钟选择电路用于选择主用时钟系统的晶振时钟并输出给所述锁相环电路；所述锁相环电路用于锁定所述时钟选择电路的输出，产生本时钟系统的输出时钟；所述时钟驱动电路用于将所述输出时钟经所述背板点对点的发送给所述业务单板；所述晶振都通过所述背板连接所述主、备时钟系统的时钟选择电路的输入端，所述时钟选择电路经所述锁相环电路连接所述时钟驱动电路，所述时钟驱动电路经所述背板连接所述业务单板，所述时钟选择电路选择主用时钟系统的晶振时钟并经所述锁相环电路锁定后产生所述输出时钟，所述时钟驱动电路将所述输出时钟经所述背板点对点的发送给所述业务单板。
上述的装置，其特点在于，同一个所述晶振连接到两个所述时钟选择电路的输入端的布线长度等长。
上述的装置，其特点在于，所述时钟驱动电路具有对应多个业务单板的多个输出端，从所述各输出端到背板的布线长度相等，从所述各输出端到对应的业务单板的布线在背板上的布线长度相等。
上述的装置，其特点在于，所述业务单板包括锁相环电路和工作电路，所述锁相环电路的反馈线长度等于所述输出时钟从所述背板到达所述工作电路的布线长度。
本发明的技术效果在于本发明公开了一种处理时钟系统主备倒换的方法和装置，主备时钟是采用互锁的方式，即通过锁相环电路对时钟选择电路的输出进行锁定，当时钟选择电路所选择的时钟改变时，由于锁相环电路的特性使输出的时钟由改变前的相位逐步接近改变后的相位，实现了整个系统中各单板上收到的主备时钟的相位始终保持一致，这样系统在主备倒换过程中，各单板上的工作时钟在倒换前后不会出现相位跳变，从而保证了系统在倒换过程中误码率较低。本发明尤其适用于通讯设备或其它电子系统中对时钟系统倒换相位要求严格或在系统倒换过程中对误码率要求较高的场合。
下面结合附图进一步详细说明本发明的具体实施例。
图1是目前常用的主备时钟系统的框图；图2是本发明的处理时钟系统主备倒换的方法流程图；图3是本发明所述装置的示意图；具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明图2是本发明的处理时钟系统主备倒换的方法流程图。首先执行步骤201将主备时钟系统的晶振输出通过背板环回到两个时钟系统的时钟选择电路的输入端，并且注意背板和时钟系统的布线，使得同一晶振时钟经由背板环回到两个时钟系统的时钟选择电路的输入端所经过的布线长度相同；然后执行步骤202使主备时钟系统上的时钟选择电路均选择主用时钟系统上的晶振时钟输出，并执行步骤203通过锁相环电路对时钟选择电路的输出进行锁定，这样能够保证在主备时钟系统发生倒换后主用时钟系统(原备用时钟系统)上的锁相环的输出时钟不会发生相位跳变，而是一个渐进的相位移动过程；然后执行步骤204在主备时钟系统上通过时钟驱动电路将锁相环的输出时钟点对点地驱动到各个单板，并且时钟系统布线时需要使时钟驱动电路各输出端到背板上对应时钟接收节点所经过的布线长度等长，同时背板布线时需要使时钟系统输出的时钟经由背板输入到各业务单板在背板上所经过的布线长度等长，这样可以保证到达各个单板的时钟相位一致；接着执行步骤205使各业务单板上的时钟选择电路始终选择主用时钟系统的输出时钟，并执行步骤206通过锁相环电路对时钟选择电路的输出进行锁定，由于各单板复杂情况不一样，需要通过控制各单板锁相环电路的反馈线的长度来保证各单板上工作电路的时钟接收端的时钟相位一致，具体而言，如果时钟选择电路内部传输时延可以忽略不计的话，各单板锁相环电路的反馈线的长度等于本单板从背板接收时钟信号的节点处到时钟选择电路输入端的长度与时钟选择电路输出端到锁相环电路的输入端的长度以及锁相环电路输出端到接收锁相环电路输出时钟的工作电路的时钟接收端的长度之和；如果要考虑时钟选择电路内部传输时延，则需要适当增加锁相环电路的反馈线的长度。这样就能保证各单板的工作电路在时钟接收点的时钟相位和本单板从背板接收时钟信号的节点处的时钟相位一致，也就保证了各单板的工作电路的时钟相位一致。
图3是本发明装置的示意图。时钟系统310上的晶振311输出时钟ClkA和时钟系统320上的晶振321输出时钟ClkB均通过背板350环回到两个时钟系统的时钟选择电路312、322的输入端，并在背板350和时钟系统的布线时保证同一晶振时钟(ClkA或ClkB)经由背板350到达两个时钟系统的时钟选择电路312、322的输入端所经过的布线长度一致，即应用等长的时钟线布线约束；同时两个时钟系统上的时钟选择电路的选择信号Clk-SelcetA和Clk-SelectB是互反的，可以由主备选择信号控制，这保证了两个时钟系统的时钟选择电路312、322选择的是由同一个晶振输出的时钟即主用时钟系统上的晶振输出的时钟，通过应用前述的等长的时钟线布线约束可以保证两个时钟系统上的锁相环电路313、323锁定输出的时钟的相位是一致的。两个时钟系统通过时钟驱动电路314、324输出时钟到各业务单板330、340，并且在时钟系统布线时需要使时钟驱动电路各输出端到背板上对应时钟接收节点所经过的布线长度等长，同时背板350布线时需要使时钟系统输出的时钟经由背板输入到各业务单板在背板上所经过的布线长度等长，这样可以保证同一时钟系统输出的时钟到达各个单板的时钟相位一致。在各业务单板上的时钟选择电路始终选择主用时钟系统的输出时钟，并通过锁相环电路333、343对时钟选择电路的输出进行锁定，由于各单板复杂情况不一样，需要通过控制各单板锁相环电路的反馈线的长度来保证各单板上工作电路的时钟接收端的时钟相位一致，具体而言，如果时钟选择电路332、342内部传输时延可以忽略不计的话，各单板锁相环电路333、343的反馈线的长度等于本单板从背板接收时钟信号的节点处到时钟选择电路输入端的长度与时钟选择电路输出端到锁相环电路的输入端的长度以及锁相环电路输出端到接收锁相环电路输出时钟的工作电路331、341的时钟接收端的长度之和；如果要考虑时钟选择电路内部传输时延，则需要适当增加锁相环电路的反馈线的长度。这样就能保证各单板的工作电路在时钟接收点的时钟相位和本单板从背板接收时钟信号的节点处的时钟相位一致，也就保证了各单板的工作电路的时钟相位一致。由于主备时钟系统上的锁相环电路锁定输出的时钟能保证相位是一致的，因而可以保证在系统倒换前各业务单板上的主备用时钟的相位是一致的。当系统开始进行主备倒换后，时钟系统进行了倒换，即晶振源切换了，同时各业务单板接收到的时钟进行了切换。当备用时钟系统变为主用时钟系统后，其锁相环电路的输出时钟的相位相比于前主用时钟系统(现备用时钟系统)的锁相环电路的输出时钟的相位不会发生跳变，而且会逐渐重新对新的晶振输入时钟进行锁定，接着各业务单板上的锁相环输出时钟也稳定下来，时钟主备倒换完成。这样在整个时钟倒换过程中，由于各业务单板的主备输入端的时钟源的相位保持比较接近，不会有不可控的时钟相位误差存在，锁相环不会出现前赶后赶的问题，从而保证各业务单板的工作时钟(即锁相环输出时钟)保持相位误差较小，从而抑制了误码率，保证了倒换的成功。
权利要求
1.一种处理时钟系统主备倒换的方法，用于完成主、备时钟系统的倒换，其特征在于，包括如下步骤步骤一，使主、备时钟系统的晶振时钟都通过背板到达两个时钟系统的时钟选择电路的输入端；步骤二，主、备时钟系统的时钟选择电路都选择主用时钟系统上的晶振时钟作为输出；步骤三，通过主、备时钟系统上的锁相环电路对本时钟系统上的时钟选择电路的输出进行锁定，得到主、备时钟系统的输出时钟；步骤四，通过主、备时钟系统上的时钟驱动电路将所述输出时钟点对点地驱动到各业务单板。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括有步骤五，使各业务单板上的时钟选择电路始终选择主用时钟系统的输出时钟作为输出；步骤六，各业务单板上的锁相环电路对本单板上的时钟选择电路的输出进行锁定并输送给本业务单板的工作电路。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤一中，还包括使所述两个时钟系统的时钟选择电路输入端所分别接收的来自同一时钟系统的晶振时钟的相位保持一致的步骤。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤四中，还包括使所述各业务单板接收的来自同一时钟系统的所述输出时钟的相位保持一致的步骤。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤六中，还包括设置所述各业务单板上的锁相环电路的反馈线长度的步骤。
6.一种处理时钟系统主备倒换的装置，包括主、备时钟系统，背板和业务单板，其特征在于，所述主、备时钟系统都包括有晶振、时钟选择电路、锁相环电路和时钟驱动电路；所述晶振产生一晶振时钟并传送给所述时钟选择电路；所述时钟选择电路用于选择主用时钟系统的晶振时钟并输出给所述锁相环电路；所述锁相环电路用于锁定所述时钟选择电路的输出，产生本时钟系统的输出时钟；所述时钟驱动电路用于将所述输出时钟经所述背板点对点的发送给所述业务单板；所述晶振都通过所述背板连接所述主、备时钟系统的时钟选择电路的输入端，所述时钟选择电路经所述锁相环电路连接所述时钟驱动电路，所述时钟驱动电路经所述背板连接所述业务单板，所述时钟选择电路选择主用时钟系统的晶振时钟并经所述锁相环电路锁定后产生所述输出时钟，所述时钟驱动电路将所述输出时钟经所述背板点对点的发送给所述业务单板。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，同一个所述晶振连接到两个所述时钟选择电路的输入端的布线长度等长。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述时钟驱动电路具有对应多个业务单板的多个输出端，从所述各输出端到背板的布线长度相等，从所述各输出端到对应的业务单板的布线在背板上的布线长度相等。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述业务单板包括锁相环电路和工作电路，所述锁相环电路的反馈线长度等于所述输出时钟从所述背板到达所述工作电路的布线长度。
全文摘要
本发明公开了一种处理时钟系统主备倒换的方法，包括使主、备时钟系统的晶振时钟都通过背板到达时钟选择电路的输入端；时钟选择电路都选择主用时钟系统上的晶振时钟作为输出；通过锁相环电路对时钟选择电路的输出进行锁定，得到主、备时钟系统的输出时钟；所述输出时钟点对点地驱动到各业务单板。还公开了一种处理时钟系统主备倒换的装置，特点在于，主、备时钟系统都包括有晶振、时钟选择电路、锁相环电路和时钟驱动电路。本发明解决了在主备倒换过程中时钟相位相差过大、误码率较高的问题。
文档编号H04B1/74GK1655455SQ20041004645
公开日2005年8月17日 申请日期2004年6月9日 优先权日2004年2月10日
发明者徐劲松, 马德煦, 廖珺, 管燕萍 申请人:中兴通讯股份有限公司