一种双时间源网络时间服务器的制作方法

本发明涉及电话信号和时间信息处理领域。

背景技术：

网络时间服务指的是从外部获取标准时间信号，通过网络传输协议将标准时间传送至局域网内的网络设备，达到网内设备的时间同步。目前的网络时间服务器除通过网口输出时间信息，还可输出串口授时信号和1PPS信号，广泛应用于电力、金融、通信、交通等各个领域。

卫星授时准确度高，覆盖范围广，是目前应用最广泛的授时方式，但在高楼林立的城市建筑群这种有遮挡的环境下，以及坑道、地下工事等特殊应用环境下，天线可能无法收到授时信号而使卫星授时不可用，另外卫星授时信号容易受到人为的干扰而使其安全性无法保障。而电话授时作为一种有线授时方式可避免卫星授时在可用性和安全性方面遇到的问题，电话授时传输路径相对固定，工作可靠，受外部环境和外界干扰的影响很小，另外电话授时还有接收设备简单、申请时间方便快捷等优势。

通过上述分析可知，电话授时可以弥补卫星授时在遮挡环境和受干扰环境下的劣势，而卫星授时又可以在授时准确度和覆盖范围方面弥补电话授时的不足，两种授时方式互为补充，相得益彰。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种双时间源的网络时间服务器，采用卫星授时和电话授时两种方式为服务器提供时间源，保障了服务器更加可靠的运行。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双时间源的网络时间服务器，包括北斗接收机、电话模块、AD转换电路、主控电路、时钟电路和网络授时电路。

所述的北斗接收机通过外接天线接收北斗授时信号并解析出1PPS和时码信号送往主控电路，作为时间源一；所述的电话模块接收电话授时信号，经AD转换电路后产生1PPS和时码信号送至主控电路，做为时间源二；所述的主控电路选取一路时间源作为主时间源，通过网络授时电路将主时间源的时间信息输出至用户端；所述的时钟电路与主控电路相连接，为主控电路提供时钟信号，时钟信号经分频产生系统工作时钟。

所述的主控电路将主时间源之外的另一时间源作为备用时间源，在主时间源丢失后选取备用时间源。

所述的主控电路根据时间源结合时钟电路建立本地时间，通过内部计时器完成本地时间保持。

本发明的有益效果是：给网络时间服务器提供卫星和电话两种时间源输入，弥补了卫星授时在遮挡和受干扰环境下的不足，也解决了电话授时在授时精度和覆盖范围方面的缺点，提高了网络时间服务器的可靠性，对于促进网络时间服务器的应用具有积极意义。

附图说明

图1是一种双时间源网络时间服务器的结构框图；

图2是所设计网络时间服务器的电路原理图；

图3是所设计网络时间服务器的主程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明包括北斗接收机、电话模块、AD转换电路、主控电路、时钟电路和网络授时电路。

所述的北斗接收机通过外接天线接收北斗授时信号并解析出1PPS和时码信号送往主控电路，作为时间源一；所述的电话模块接收电话授时信号，经AD转换电路后产生1PPS和时码信号送至主控电路，做为时间源二。所述的主控电路与北斗接收机、AD转换电路、电话模块、时钟电路、网络授时电路相连接，主控电路接收输入的两路时间源，并根据用户需求选取一路时间源作为主时间源，通过网络授时电路将主时间源的时间信息输出至用户端。所述的AD转换电路与主控电路、电话模块相连接，将电话模块传输的模拟授时信号转换为数字信号送至主控电路。所述的时钟电路与主控电路相连接，为主控电路提供时钟信号，时钟信号经分频产生系统工作时钟。所述的网络授时电路通过外部网络连接为用户端提供网络时间服务。

如图1所示，本发明的实施例包括北斗接收机、电话模块、AD转换电路、主控电路、时钟电路、网络授时电路等部分。

所述的北斗接收机通过外部天线接收卫星授时信号，并输出标准的1PPS和时码信号送至主控电路，作为时间源一，时间源一为标准时间信号，所述的电话模块接收通过电话线接收电话授时信号，经AD转换电路后送至主控电路，作为时间源二，时间源二为电话授时服务器的时间，不一定是标准时间信号。用户可以根据自身的需求选取一路时间源为主时间源，另一路备用，此外所述的电话模块还具有拨号、摘机、挂机等电话通信功能。

所述的主控电路接收并选取外部时间源结合时钟电路建立本地时间，在主时间源丢失后可以选取备用时间源，主控电路还可以借助时钟电路提供的频率源，通过内部计时器完成本地时间保持，主控电路根据所选取的时间源产生网络授时信号，通过网络授时电路传输至用户端，主控电路由FPGA电路和ARM电路组成。

所述的网络授时电路将主控电路的时间信息通过网络传输协议传送至用户端，可以使局域网内的网络设备保持时间同步。

如图2所示，网络时间服务器的主控电路由FPGA芯片202和ARM芯片207组成，时钟电路由10MHz高稳晶振204和比较器芯片203组成。双时间源网络时间服务器由FPGA芯片、ARM芯片、北斗接收机、电话模块、AD转换芯片、10MHz高稳晶振、比较器芯片、网络授时芯片组成。FPGA芯片的型号为EP3C25E144I7，ARM芯片的型号为STM32F103ZE，北斗接收机的型号为UM220，电话模块的型号为EC8513，AD转换芯片的型号为TLV320AIC23，10MHz高稳晶振的型号为JKOC36A，比较器芯片的型号为MAX961，网络授时芯片的型号为W5200。

北斗接收机201采用和芯星通公司的UM220接收机，UM220的P9引脚与FPGA相连接，通过此引脚将解析卫星信号中获取的1PPS信号送至FPGA，P6引脚与ARM相连接，通过此引脚将解析卫星信号产生的时码信号送至ARM，作为时间源一。

电话模块206采用恩柏康公司的EC8513，它的功能基于CX06833芯片，EC8513通过P13和P14引脚从电话线路中获取电话授时模拟信号，并通过P16引脚将此信号送至AD转换芯片205，AD转换芯片205将授时信号送至FPGA，FPGA将时码信号传输至ARM，作为时间源二。EC8513通过P5引脚接收ARM的指令，并通过P4引脚对指令给予回应，EC8513通过接收指令及应答完成电话通信的连接，授时信号的传输，电话通信的中断。

AD转换芯片205采用TLV320AIC23，它是一款高性能的音频芯片，可以在8KHz～96KHz的频率范围内提供16bit～32bit的采样率，可以完成信号的AD和DA转换。本发明采用的是8KHz，16bit采样对授时信号进行AD转换，TLV320AIC23通过P20引脚接收由电话模块206输入的模拟信号，并将其转换为数字信号送至FPGA，FPGA芯片通过P3～P7引脚完成对TLV320AIC23的配置及数据传输。

10MHz高稳晶振204采用晶科源通公司的晶振JKOC36A，它通过P4引脚将频率送至比较器芯片103的P1引脚，比较器芯片103采用MAX961，MAX961可以将10MHz的正弦波信号转换为方波信号，MAX961通过P6引脚将频率送至FPGA作为FPGA的时钟源。

网络授时芯片208采用W5200，它是一款以太网控制芯片，具有高速SPI接口，支持10M/100M自适应网络，全硬件TCP/IP协议。W5200通过P40～P46引脚与ARM相连接，接收来自ARM的配置和时间信息，通过P4～P5、P17～P18、P20～P21引脚连接网口，将时间信号通过网口传输至用户端。

图3是本发明的主程序流程图，步骤如下：

1、系统初始化

系统初始化包括ARM芯片207完成对串口、中断的初始化，以及FPGA芯片202完成对AD转换芯片205的配置。AD转换芯片205选择左线输入输出，FPGA芯片202对AD转换芯片205的配置包括：

1)左线输入通道音量控制：写151到地址0X00，默认输入音量控制，增益0db；

2)左线输出音量控制：写1273到地址0X02，减弱左线输出音量，增益-10db；

3)模拟音频路径控制：写2074到地址0X04，不使能测音，开启DAC线输入；

4)数字音频路径控制：写2566到地址0X05，不使能DAC衰减和重音控制；

5)降功率控制：写3075到地址0X06，开启ADC，线输入，关闭功率器件；

6)数字音频接口格式：写3679到地址0X07，关闭DAC左右互换，数据格式设置DSP格式，输入长度设置为16bit；

7)采样率控制：写4096到地址0X08，采样率设置为8KHz，时钟设正常模式；

8)数字接口激活：写4609到地址0X09，激活数字接口；

9)复位接口：写7680到地址0X15，复位寄存器。

2、拨号

网络时间服务器可以通过直接接收卫星信号获取一路时间源，而通过电话授时获取另一路时间源时需要建立通话连接，网络时间服务器在电话授时过程中相当于电话授时用户机，服务器通过ARM芯片207发送拨号指令“ATDTxxxx”(xxxx代表电话授时服务器的电话号码)拨通电话授时服务器，建立通话连接。

3、电话授时

电话授时服务器检测到振铃信号后通过摘机连通电话，电话连通后，电话授时服务器对本机进行电话授时服务，网络时间服务器将通过电话线获取1PPS和时码信号，如果没有正确的收到电话授时信号则先挂机后重播，再一次接收授时信号，如果授时信号接收正确，则通过发送挂机指令“ATH”结束电话授时过程，意味着网络时间服务器获取了电话授时的时间源。

4、时间建立

时间建立包括选取卫星和电话其中一路时间源为主时间源，ARM芯片207分别利用中断0和中断1读取外部时码信息，完成对时码信息的检验，解析出年月日时分秒，并将年月日时分秒转换为秒值，FPGA芯片202从时钟电路中获取频率源，产生秒计数值，完成本地时间与主时间源的同步，并在失去主时间源或判断主时间源有误时切换至备用时间源或保持本地时间。

5、网络授时

网络时间服务器通过第4步建立了本地时间，ARM芯片207结合网络授时芯片208将本地时间信息按照网络数据传输协议送至用户端。