一种多设备时钟同步的采集卡系统的制作方法

本技术涉及检测设备，尤其涉及一种多设备时钟同步的采集卡系统。

背景技术：

1、随着城市化进程的不断加快，地铁逐渐普及到各个城市。随着地铁数量的的增多，地铁隧道也随之越来越多，而地铁隧道中出现的变形、渗水、管片裂缝、破损、脱落等病害也越来越多，其严重的威胁地铁隧道的运营安全。

2、为了保障地铁隧道的运营安全，目前通过地铁隧道检测车来检测地铁隧道的实时情况。地铁隧道检测车采用了多台相机、扫描仪、惯导等采集设备，而这些设备大多通过编码器信号来进行同步触发，在现有的技术中大多采用同步信号线的方式来传输编码器信号，但是通过同步信号线传输的编码器信号会存在时延、衰减、干扰等问题，极有可能造成各个采集设备的触发时间上有误差，导致同步触发的不准确，严重影响了拍摄图片、点云等和定位的协同。同时，地铁隧道检测车在地铁隧道作业时，可能出现gps信号短暂消失或很差的情况，导致无法正常输出同步信号。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本实用新型提供一种多设备时钟同步的采集卡系统，其解决了多台采集设备间同步采集精度低以及多台采集设备在gps信号短暂消失或很差的情况下无法实现同步采集的技术问题。

3、(二)技术方案

4、为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

5、本实用新型实施例提供一种多设备时钟同步的采集卡系统，包括：gps接收器、数字锁相通路、串口传输通路、编码传输通路、数字驱动器以及主控芯片；

6、数字锁相通路分别与gps接收器和主控芯片连接，用于对gps接收器的秒脉冲信号进行信号调理和锁相工作以向主控芯片输出第一时钟同步信号，在锁相完成后若gps接收器无秒脉冲信号，也能持续输出第一时钟同步信号；

7、串口传输通路分别与gps接收器和主控芯片连接，用于将gps接收器的时间信息写入到主控芯片的本地实时时钟芯片上，由本地实时时钟芯片向主控芯片输出第二时钟同步信号；

8、编码传输通路与主控芯片连接，用于将由编码传输通路的编码器所产生的脉冲信号进行信号调理工作以向主控芯片输出编码信号；

9、主控芯片与数字驱动器连接，用于依据第一时钟同步信号或者第二时钟同步信号对编码信号进行时钟分频得到编码器分配信号；再将编码器分配信号交由数字驱动器来同步触发多个外接采集设备。

10、可选地，所述数字锁相通路包括：依次连接的第一高速光耦、第一施密特触发器以及数字锁相环；

11、第一高速光耦，用于对获取的所述gps接收器的秒脉冲信号进行信号隔离工作，将得到的隔离后的秒脉冲信号传输至第一施密特触发器；

12、第一施密特触发器，用于将隔离后的秒脉冲信号整形为对应的时钟参考信号，并将得到时钟参考信号传输至数字锁相环；

13、数字锁相环，用于对获取的第一施密特触发器的时钟参考信号进行锁相工作，将得到的第一时钟同步信号传输至所述主控芯片。

14、可选地，所述数字锁相环包括：数字锁相模块和存储器；

15、数字锁相模块，用于仿制与所述时钟参考信号具有相同的相位和频率的第一时钟同步信号；

16、存储器，用于实时存储所述时钟参考信号的特征值；

17、其中，特征值用于在无所述时钟参考信号输入数字锁相环时，数字锁相环依据所述时钟参考信号失效前的特征值持续输出第一时钟同步信号。

18、可选地，所述串口传输通路包括：串口接收芯片和本地实时时钟芯片；

19、串口接收芯片，用于接收所述gps接收器的串口数据，并将串口数据中的时间信息通过主控芯片写入到本地实时时钟芯片上；

20、本地实时时钟芯片，用于基于获取的到时间信息向主控芯片输出第二时钟同步信号；

21、其中，所述时间信息与所述gps接收器的秒脉冲信号时间同步。

22、可选地，所述编码传输通路包括：依次连接的编码器、第二高速光耦以及第二施密特触发器；

23、第二高速光耦，用于对获取的编码器的脉冲信号进行信号隔离工作，将得到的隔离后的脉冲信号传输至第二施密特触发器；

24、第二施密特触发器，用于将隔离后的脉冲信号整形为对应的编码信号，并将得到编码信号传输至主控芯片。

25、可选地，所述数字驱动器的数量被配置为至少为2个。

26、可选地，还包括：与主控芯片连接的储存芯片；

27、储存芯片，用于存储编码器和外接采集设备的编码器分配信号与时间信号。

28、可选地，还包括：与主控芯片连接的通信模块；

29、通信模块，用于在外接采集设备完成数据采集后，将储存芯片中的编码器和外接采集设备的编码器分配信号与时间信号发送到预先设置的服务器上。

30、可选地，还包括：本地恒温晶振；

31、本地恒温晶振被配置在预先设置的恒温槽内，用于保持槽体的温度恒定，使多设备时钟同步的采集卡系统不受外接温度影响。

32、可选地，还包括：电源模块；

33、电源模块，用于给多设备时钟同步的采集卡系统提供3.3v、5.0v、12.0v的直流电压。

34、(三)有益效果

35、本实用新型的有益效果是：

36、本实用新型采用了一路编码传输通路提供编码信号为主控芯片的时钟源，再将编码信号通过数字锁相通路或串口传输通路提供的同步时钟信号进行时钟分频处理，最后将得到多路编码器分配信号交由数字驱动器来同步触发多个外接采集设备的技术方案。

37、本实用新型通过一个时钟源来同步触发多个外接采集设备的方式，将误差时间控制在每一路数字驱动器延时时间，由此极大的缩短了外接采集设备之间的最大延时误差时间，从而提高了外接采集设备间的同步精度。

38、同时，本实用新型还通过数字锁相通路对gps接收器的秒脉冲信号进行信号调理和锁相工作，在锁相完成后，若gps接收器无秒脉冲信号或者秒脉冲信号差，数字锁相通路也能持需输出时钟同步信号。

39、还有，本实用新型还设置了串口传输通路，在数字锁相通路无法正常工作的情况下，通过串口传输通路将gps接收器的时间信息写入本地实时时钟芯片上，然后由本地实时时钟芯片输出时钟同步信号。

技术特征：

1.一种多设备时钟同步的采集卡系统，其特征在于，包括：gps接收器、数字锁相通路、串口传输通路、编码传输通路、数字驱动器以及主控芯片；

2.如权利要求1所述的多设备时钟同步的采集卡系统，其特征在于，所述数字锁相通路包括：依次连接的第一高速光耦、第一施密特触发器以及数字锁相环；

3.如权利要求2所述的多设备时钟同步的采集卡系统，其特征在于，所述数字锁相环包括：数字锁相模块和存储器；

4.如权利要求1所述的多设备时钟同步的采集卡系统，其特征在于，所述串口传输通路包括：串口接收芯片和本地实时时钟芯片；

5.如权利要求1所述的多设备时钟同步的采集卡系统，其特征在于，所述编码传输通路包括：依次连接的编码器、第二高速光耦以及第二施密特触发器；

6.如权利要求1所述的多设备时钟同步的采集卡系统，其特征在于，所述数字驱动器的数量被配置为至少为2个。

7.如权利要求1-6任一项所述的多设备时钟同步的采集卡系统，其特征在于，还包括：与主控芯片连接的储存芯片；

8.如权利要求1-6任一项所述的多设备时钟同步的采集卡系统，其特征在于，还包括：与主控芯片连接的通信模块；

9.如权利要求1-6任一项所述的多设备时钟同步的采集卡系统，其特征在于，还包括：本地恒温晶振；

10.如权利要求1-6任一项所述的多设备时钟同步的采集卡系统，其特征在于，还包括：电源模块；

技术总结
本技术公开了一种多设备时钟同步的采集卡系统，其采集卡系统包括：GPS接收器、数字锁相通路、串口传输通路、编码传输通路、数字驱动器以及主控芯片；数字锁相通路分别与GPS接收器和主控芯片连接；串口传输通路分别与GPS接收器和主控芯片连接；编码传输通路与主控芯片连接；主控芯片与数字驱动器连接。采集卡系统通过一个时钟源来驱动多台采集设备的方式，提高了采集设备间的同步精度；同时，还通过数字锁相通路对GPS接收器的秒脉冲信号进行锁相后，当无秒脉冲信号时，也能持续输出时钟同步信号；还有，当无法完成锁相时，还可以通过串口传输通路将时间信息写入本地实时时钟芯片，由本地实时时钟芯片输出时钟同步信号。

技术研发人员：凌伟,黄超生,宗斌,吴会超,高杰,戴文明,杨峰,米文扬
受保护的技术使用者：中国铁建重工集团股份有限公司
技术研发日：20230824
技术公布日：2024/2/19