應用於dcs的時鐘同步電路的製作方法

2023-05-13 22:59:46

專利名稱：應用於dcs的時鐘同步電路的製作方法
技術領域：
本發明屬於工業控制技術領域，涉及一種應用於DCS的時鐘同步電路。
背景技術：
在工業控制領域，越來越多的應用系統建立在分布式網絡環境中，但是隨著系統範圍的變大，鑑於需要實時性的調度控制，各個控制節點之間的時間同步變得愈發重要。現行的NTP(網絡時間協議)和SNTP(簡單網絡時間協議)已經滿足不了工業系統要求的同 步精度。目前大眾使用的通信設備在時鐘同步方面幾乎都是採用軟體實現時間戳的添加，這樣，程序的執行和網絡層之間的傳輸都會影響上下位機同步的精度。2002年底，IEEE標準委員會通過了 IEEE1588標準，全稱是「網絡測量和控制系統的精密時鐘同步協議標準」，即PTP(Precision Time Protocol)協議,該協議是在網絡的物理層通過硬體來加蓋時間戮，大大提聞了同步精度。

發明內容
本發明是針對目前分布式網絡系統時鐘同步成本較高、精度相對較低而不適合推廣使用而提出的一種實時精確時鐘同步電路。本發明採用以下技術方案
本發明包括電源模塊、通訊模塊以及控制模塊，電源模塊主要是以電源管理晶片AMSl117為核心的3. 3V電壓轉換電路，通訊模塊由串行網絡通信模塊、JTAG接口和乙太網通訊模塊組成；以電壓轉換晶片AMS1117為核心的3. 3V電壓轉換電路為控制模塊以及通訊模塊中的JTAG接口、乙太網通訊模塊和串口通訊模塊提供3. 3V電壓；通訊模塊中的RS232接口和JTAG接口用於和外部計算機之間的數據傳送，RJ45接口 J4用於分布式系統之間的數據傳輸。3.3V電壓轉換電路包括第一保險熔斷器F1、第一防反接二極體D1、第一開關SI、第六電容C6、第七電容C7、第八電容C8、第九電容C9、第十電容C10、第^^一電容CU、第十二電容C12、第十三電容C13、第一電阻Rl和第一發光二極體LEDl和電源管理晶片AMSl117 ;第一保險熔斷器Fl的一端和5V供電電源連接，第一保險熔斷器Fl的另一端和第一二極體Dl的陰極連接並連到第一開關SI的第五引腳，第一二極體Dl的陽極接地；第一電阻Rl的一端、第^ 電容Cll的一端、第十二電容C12的一端、第六電容C6的一端和第十三電容C13的正極與電源管理晶片AMS1117的第三引腳相連並接到開關SI的第五引腳，第七電容C7、第八電容C8、第九電容C9和第十電容ClO的正極與電源管理晶片AMS1117的第二引腳相連，第六電容C6的另一端、第七電容C7的另一端、第八電容C8的另一端、第九電容C9的另一端、第十電容ClO的負極、第i^一電容Cll的另一端、第十二電容C12的另一端、第十三電容C13的負極、第一開關SI的第四引腳與電源管理晶片AMS1117的第一引腳相連並接地，第一電阻Rl的另一端與第一發光二極體LEDl的陽極相連，第一發光二極體LEDl的陰極接地。
通信模塊包括第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5、第十四電容C14、第十五電容C15、第十六電容C16、第十七電容C18、第十八電容C18、第十九電容C19、第二十電容C20、第二^^一電容C21、第二十二電容C22、第二十三電容C23、第二十四電容C24、第二十五電容C25、第二十六電容C26、第二十七電容C27、第二十八電容C28、第二十九電容C29、第三十電容C30、第三^^一電容C31、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第i^一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十四電阻R14、第十五電阻R15、第十六電阻R16、第十七電阻R17、第十八電阻R18、第十九電阻R19、第二十電阻R20、第二 i^一電阻R21、第二十二電阻R22、第二十三電阻R23、第二十四電阻R24、第二十五電阻R25、第二十六電阻R26、第二十七電阻R27、第二十八電阻R28、第二十九電阻R29、第三十電阻R30、第三i^一電阻R31、第三十二電阻R32、第三十三電阻R33、第三十四電阻R34、第三時鐘晶振Y3、RJ45網口 J4、JTAG接口 J3、串口通信電平接口轉換晶片MAX3232、串口 C0M0、乙太網PHY控制器DP83848、1*3排針J2、第二發光二極體LED2、第三發光二極體LED3、第四發光二極體LED4 ;第一電容Cl兩端分別接串口通信電平接口轉換晶片MAX3232的第一引腳和第三引腳，第五電容C5兩端分別接串口通信電平接口轉換晶片MAX3232的第四引腳和第五引腳，串口通信電平接口轉換晶片MAX3232的第十六引腳和第二電容C2—端相連並接到3V3， 第三電容C3的一端和第四電容C4的一端分別接到串口通信電平接口轉換晶片MAX3232的第二引腳和第六引腳，第二電容C2的另一端、第三電容C3的另一端、第四電容C4的另一端和串口通信電平接口轉換晶片MAX3232的第十五引腳相連並接地，串口通信電平接口轉換晶片MAX3232的第i^一引腳和第十二引腳分別接到主控制器STM32F107VCT6的第六十八引腳和第六十九引腳，串口 COMO的第二引腳和排針J2的第一引腳相連並連接到串口通信電平接口轉換晶片MAX3232的第十四引腳，串口 COMO的第三引腳和排針J2的第三引腳相連並連接到串口通信電平接口轉換晶片MAX3232的第十三引腳，串口 COMO的第五引腳和排針J2的第二引腳相連並接地。JTAG接口 J3的第一引腳和第二引腳相連並連接到3V3，第三引腳連接到控制模塊中控制器STM32F107VCT6第九i^一引腳，JTAG接口 J3的第四引腳接到控制模塊中控制器STM32F107VCT6的第十四引腳，第五引腳接到控制模塊中控制器STM32F107VCT6的第七十七引腳，第六引腳接到控制模塊中控制器STM32F107VCT6的第八十九引腳，第七引腳接到控制模塊中控制器STM32F107VCT6的第七十二引腳，第九引腳接到控制模塊中控制器STM32F107VCT6的第七十六引腳，第八引腳和第十引腳相連並接地。第八電阻R8 —端接控制器STM32F107VCT6的第十八引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第一引腳；第七電阻R7的一端接控制器STM32F107VCT6的第十七引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第五引腳；第六電阻的一端接控制器STM32F107VCT6的第九十五引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第六引腳；第九電阻R9的一端接控制器STM32F107VCT6的第四十八引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第二引腳；第十電阻RlO的一端接控制器STM32F107VCT6的第五i^一引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第三引腳；第^^一電阻Rll的一端接控制器STM32F107VCT6的第五十二引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第四引腳；第十二電阻R12的一端接控制器STM32F107VCT6的第五十六引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第四十三引腳；第十三電阻R13的一端接控制器STM32F107VCT6的第五十七引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第四十四引腳；第十四電阻R14的一端接控制器STM32F107VCT6的第五十八引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第四十五引腳；第十五電阻R15的一端接控制器STM32F107VCT6的第五十九引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第四十六引腳；第十十六電阻R16的一端接控制器STM32F107VCT6的第四十七引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第四i^一引腳；第十七電阻R17的一端接控制器STM32F107VCT6的第五十五引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第三十九引腳；第十八電阻R18的一端接控制器STM32F107VCT6的第二十四引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第三十八引腳；第十九電阻R19的一端接控制器STM32F107VCT6的第二十六引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第四十二引腳；第二十二電阻R22的一端接控制器STM32F107VCT6的第二十三腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第四十引腳；控制器STM32F107VCT6的第十六引腳接乙太網PHY控制器DP83848的第三i^一引腳；第二十四電阻R24的一端接控制器STM32F107VCT6的第二十五引腳，另一端與第二十五電阻R25的一端相連並接在乙太網PHY控制器DP83848的第三十引腳，第二十五電阻R25的另一端接3V3 ;第二十八電阻R28的一端接控制器STM32F107VCT6的第三十四引腳，另一端與第 二十九電阻R29的一端相連並接到乙太網PHY控制器DP83848的第七引腳，第二十九電阻R29的另一端接到3V3 ;第二十三電容C23與第三時鐘晶振Y3的一端相連並接在乙太網PHY控制器DP83848的第三十四引腳，第二十四電容C24的一端與第三時鐘晶振Y3的另一端相連並接到乙太網PHY控制器DP83848的第三十三引腳，第二十三電容C23的另一端和第二十四電容C24的另一端相連並接地；乙太網PHY控制器DP83848的第二十四引腳連接第三十三電阻R33的一端，第三十三電阻R33的另一端接地；第二十五電容C25的一端與第二十六電容C26、第二十七電容C27、第二十八電容C28、乙太網PHY控制器DP83848的第十八引腳、第二十三引腳、第三十七引腳相連，第二十九電容C29的一端與第三十電容C30、第三i^一電容C31的一端相連並連接到3V3，第二十五電容C25的另一端、第二十六電容C26的另一端、第二十七電容C27的另一端、第二十八電容C28的另一端、第二十九電容C29的另一端、第三十電容C30的另一端、第三i^一電容C31的另一端相連並接地。乙太網PHY控制器DP83848的第十五引腳、第十九引腳、第三十五引腳、第三十六引腳和第四十七引腳相連並接地，第二十二引腳、第三十二引腳和第四十八引腳相連並接到3V3。第二十電阻R20的一端與第二十一電阻R21的一端、第二發光二極體LED2的陰極相連，第二發光二極體LED2的陽極與第二十三電阻R23的一端相連，第二十三電阻R23的另一端與第二i^一電阻R21的另一端相連並接到3V3，第二十電阻R20的另一端接到乙太網PHY控制器DP83848的第二十八引腳；第二十六電阻R26的一端與第二十七電阻R27的一端、第三發光二極體LED3的陰極相連，第三發光二極體LED3的陽極與第三十電阻R30的一端相連，第三十電阻R30的另一端與第二十七電阻R27的另一端相連並接到3V3，第二十六電阻R26的另一端接到乙太網PHY控制器DP83848的第二十七引腳；第三i^一電阻R31的一端與第三十二電阻R32的一端、第四發光二極體LED4的陰極相連，第四發光二極體LED4的陽極與第三十四電阻R34的一端相連，第三十二電阻R32的另一端與第三十四電阻R34的另一端相連並接到3V3，第三i^一電阻R31的另一端接到乙太網PHY控制器DP83848的第二十六引腳；乙太網 PHY控制器DP83848的第二十引腳和第二i^一引腳相連並接到3V3。RJ45網口 J4的第六引腳與乙太網PHY控制器DP83848的第十三引腳、第二電阻R2的一端相連，RJ45網口 J4的第三引腳與乙太網PHY控制器DP83848的第十四引腳、第三電阻R3的一端相連，RJ45網口 J4的第二引腳與乙太網PHY控制器DP83848的第十六引腳、第四電阻R4的一端相連，RJ45網口 J4的第一引腳與乙太網PHY控制器DP83848的第十七引腳、第五電阻R5相連，第十四電容C14的一端與第十五電容C15的一端相連並接地,第十六電容C16的一端和第十七電容C17的一端相連並接地，第二電阻R2的另一端、第三電阻R3的另一端、第四電阻R4的另一端、第五電阻R5的另一端、第十四電容C14的另一端、第十五電容C15的另一端、第十六電容C16的另一端、第十七電容C17的另一端相連並連接到3V3。RJ45網口 J4的第八引腳、第九引腳和第十引腳相連並接地。控制模塊由控制器STM3 2FIO 7 VCT6、第一時鐘晶振YI、第二時鐘晶振Y2、第一電感LI、第二電感L2、第三電感L3、第四電感L4、第三十五電阻R35、第三十六電阻R36、第三十七電阻R37、第三十八電阻R38、第三十九電阻R39、第四是電阻R40、第三十二電容C32、第三十三電容C33、第三十四電容C34、第三十五電容C35、第三十六電容C36、第三十七電容C37、第三十八電容C38、第三十九電容C39、第四十電容C40、第四^^一電容C41、第四十二 電容C42、第四十三電容C43、第四十四電容C44、第四十五電容C45、第四十六電容C46、第四十七電容C47、第四十八電容C48、第四十九電容C49、1*3排針Pl和1*3排針P2。第三十二電容C32的一端和第二時鐘晶振Y2的一端、第四十電阻R40的一端相連，第三十三電容C33的一端和第二晶振Y2的另一端、第三十五電阻的一端相連，第四十電阻的另一端接控制器STM32F107VCT6的第八引腳，第三十五電阻R35的另一端接控制器STM32F107VCT6的第九引腳，第三十二電容的另一端和第三十三電容的另一端相連並接地；第三十五電容C35的一端與第一時鐘晶振Yl的一端、第三十六電阻R36的一端相連並接到控制器STM32F107VCT6的第十二引腳，第三十四電容C34的一端與第一時鐘晶振Yl的另一端、第三十六電阻R36的另一端相連並接到控制器STM32F107VCT6的第十三引腳，第三十四電容C34的另一端和第三十五電容C35的另一端相連並接地。第三十七電阻R37的一端與復位開關S2的一端、第三十六電容C36的一端相連並接到控制器STM32F107VCT6的第十四引腳，第三十七電阻R37的另一個端接到3V3，復位開關S2的另一端和第三十六電容C36的另一端相連並接地。第一電感LI的一端與第三十七電容C37的一端、第三十八電容C38的一端、第三電感L3的一端相連並連接到控制器STM32F107VCT6的第二十二引腳，第三電感的另一端與第三十九電容C39的一端、第四十電容C40的一端、第四^ 電容的一端相連並連接到控制器STM32F107VCT6的第二i^一引腳，第二電感L2的一端與第三十七電容C37的另一端、第三十八電容C38的另一端、第四電感L4的一端相連並連接到控制器STM32F107VCT6的第十九引腳，第四電感L4的另一端與第三十九電容的另一端、第四十電容的另一端、第四i^一電容的另一端相連並連接到控制器STM32F107VCT6的第二十引腳，第一電感LI的另一端連接到3V3，第二電感L2的另一端接地。第四十二電容C42的一端、第四十三電容C43的一端、第四十四電容C44的一端、第四十五電容C45的一端、第四十六電容C46的一端、第四十七電容C47的一端、第四十八電容C48的一端、第四十九電容C49的一端相連並連接到3V3，第四十二電容C42的另一端、第四十三電容C43的另一端、第四十四電容C44的另一端、第四十五電容C45的另一端、第四十六電容C46的另一端、第四十七電容C47的另一端、第四十八電容C48另的一端、第四十九電容C49的另一端相連並接地。控制器STM32F107VCT6的第i^一引腳、二十八引腳、五十引腳、七十五引腳、一百引腳相連並接到3V3，第十引腳、二十七引腳、四十九引腳、七十四引腳、九十九引腳相連並接地。1*3排針Pl的一號針接3V3，二號針接第三十八電阻R38的一端、第三十八電阻R38的另一端接控制器STM32F107VCT6的第九十四引腳，三號針接地；1*3排針P3的一號針接3V3，二號針接第三十九電阻R39的一端、第三十九電阻R39的另一端接控制器STM32F107VCT6的第三十七引腳，三號針接地。本發明的有益效果在於該電路功耗低、精度高、適用於工業現場的精確時鐘同步。使用IEEE1588時鐘同步只需要很少的軟硬體資源就能輕鬆達到IOOns的同步精度，而且是針對本地化、網絡化的系統設計，非常適合於分布式工業應用。基於乙太網的網絡不需要很大改動就可以運行IEEE1588協議，所以應用範圍非常廣泛。本設計使用的控制晶片STM32F107VCT6支持IEEE1588標準，可以在物理層獲取時間戳，可以消除由軟體運行和數據封包帶來的時間偏差，所以能輕鬆達到IOOns以內的同步精度。



圖I為本發明的硬體結構 圖2為本發明的3. 3V電壓轉換電路原理 圖3為控制模塊原理 圖4為乙太網控制模塊原理 圖5為RJ45接口模塊；
圖6為乙太網指示燈模塊；
圖7為JTAG部分原理 圖8為串口通信模塊原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步的說明。如圖I所示，本發明包括電源管理模塊I、通訊模塊2以及控制模塊3。各模塊均採用現有成熟技術，其中，電源管理模塊是以AMS1117為核心的3. 3V電壓轉換電路，通訊模塊2包括串口通信模塊2-1、JTAG接口 2-2和乙太網接口模塊2_3，以AMS1117為核心的3. 3V電壓轉換電路為通訊模塊中的RS232接口 2-1、JTAG接口 2_2和RJ45網口 2_3提供3. 3V電壓。其中通訊模塊2中的RS232接口和JTAG接口用於與外部計算機之間傳送數據，RJ45接口用於與其他網絡節點之間傳送數據。該時鐘同步系統的工作流程如下系統上電後，一個同步周期內，DCS主控節點通過控制模塊向從節點發送3種信息報文,分別為sync報文、Follow_up報文、Delay_Resp報文。主控節點的STM32F107VCT6控制模塊無需校正自身的時間，報文通過乙太網控制器DP83848由乙太網傳輸，控制模塊通過STM32F107VCT6的MDC和MDIO兩根信號線來控制乙太網控制器DP83848。從節點的控制模塊STM32F107VCT6接收到由乙太網接口 RJ45傳進來的報文後，將自身的地址和報文所含的目的地址做比較，一致則接受，不一致則丟棄，同時從節點的控制模塊STM32F107VCT6在收到主控節點發來的FolloW_up報文後發送Delay_Req報文給主控節點，從節點的STM32F107VCT6獲取近5個同步周期的時鐘報文並記錄保存，程序內部操作處理計算得到主從節點之間的時間頻率漂移值和時間偏移值，通過粗調(系統時間加上或減去偏移值)和精調(糾正從節點相對於主控節點的時鐘頻率漂移)兩種方式校正本地時間，從而實現兩系統之間的高精度時間同步。如圖2所示，3. 3V電壓轉換電路包括電源管理晶片AMS1117、第一保險熔斷器F1、第一開關SI、第一防反接二極體D1、第一電阻R1、第六電容C6、第七電容C7、第八電容C8、第九電容C9、第十電容C10、第i^一電容C11、第十二電容C12、第十三電容C13和第一發光二極體LEDI。電源管理晶片AMS1117為5V轉3. 3V的穩壓晶片，由於大多數處理器的標準工作電壓都是3. 3V左右，故而需將供電電壓轉換為3. 3V供給處理器和通信模塊。同時為了防止5V供電電路中出現衝擊電流，在晶片前段加上保險熔斷器Fl，再加上第一二極體Dl保護電路。第一保險熔斷器Fl的一端和5V供電電源連接，第一保險熔斷器Fl的另一端和第一二極體Dl的陰極、第一電阻Rl的一端、第^ 電容Cll的一端、第十二電容C12的一端、第六電容C6的一端、第十三電容C13的正極、AMS1117的第三引腳相連並連到第一開關SI的第 五引腳，第一二極體Dl的陽極接地，第七電容C7、第八電容C8、第九電容C9和第十電容ClO的正極與AMS1117的第二引腳相連,第六電容C6的另一端、第七電容C7的另一端、第八電容C8的另一端、第九電容C9的另一端、第十電容ClO的負極、第^ 電容Cll的另一端、第十二電容C12的另一端、第十三電容C13的負極、第一開關SI的第四引腳與AMS1117的第一引腳相連並接地，第一電阻Rl的另一端與第一發光二極體LEDl的陽極相連，第一發光二極體LEDl的陰極接地。如圖3所示，控制模塊包括控制晶片STM32F107VCT6、第三十二電容C32、第三十三電容C33、第三十四電容C34、第三十五電容C35、第三十六電容C36、第三十七電容C37、第三十八電容C38、第三十九電容C39、第四十電容C40、第四^^一電容C41、第四十二電容C42、第四十三電容C43、第四十四電容C44、第四十五電容C45、第四十六電容C46、第四十七電容C47、第四十八電容C48、第四十九電容C49、第三十五電阻R35、第三十六電阻R36、第三十七電阻R37、第三十八電阻R38、第三十九電阻R39、第四十電阻R40、第一時鐘晶振Y1、第二時鐘晶振Y2、第二開關S2、1*3排針P1、1*3排針P3。STM32F107VCT6是STM32互聯型產品的一種，針對需要互聯和實時性能的應用而設計，具有專用的DMA和硬體支持的IEEE1588、10/100MHz乙太網MAC，可以實現低成本的網絡化。第三十二電容C32的一端和第二晶振Y2的一端、第四十電阻R40的一端相連，第三十三電容C33的一端和第二晶振的另一端、第三十五電阻的一端相連，第四十電阻的另一端接STM32F107VCT6的第八引腳，第三十五電阻R25的另一端接STM32F107VCT6的第九引腳，第三十二電容的另一端和第三十三電容的另一端相連並接地；第三十五電容C35的一端與第一時鐘晶振Yl的一端、第三十六電阻R36的一端相連並接到STM32F107VCT6的第十二引腳，第三十四電容C34的一端與第一時鐘晶振Yl的另一端、第三十六電阻R36的另一端相連並接到STM32F107VCT6的第十三引腳，第三十四電容C34的另一端和第三十五電容C35的另一端相連並接地。第三十七電阻R37的一端與復位開關S2的一端、第三十六電容C36的一端相連並接到STM32F107VCT6的第十四引腳，第三十七電阻R37的另一個端接到3V3,復位開關S2的另一端和第三十六電容C36的另一端相連並接地。第一電感LI的一端與第三十七電容C37的一端、第三十八電容C38的一端、第三電感L3的一端相連並連接至IJ STM32F107VCT6的第二十二引腳，第三電感的另一端與第三十九電容C39的一端、第四十電容C40的一端、第四i^一電容的一端相連並連接到STM32F107VCT6的第二i^一引腳，第二電感L2的一端與第三十七電容C37的另一端、第三十八電容C38的另一端、第四電感L4的一端相連並連接到STM32F107VCT6的第十九引腳，第四電感L4的另一端與第三十九電容的另一端、第四十電容的另一端、第四i^一電容的另一端相連並連接到STM32F107VCT6的第二十引腳，第一電感LI的另一端連接到3V3，第二電感L2的另一端接地。第四十二電容C42、第四十三電容C43、第四十四電容C44、第四十五電容C45、第四十六電容C46、第四十七電容C47、第四十八電容C48、第四十九電容C49的一端相連並連接到3V3，這8個電容的另一個端相連並接地。STM32F107VCT6的第i^一、二十八、五十、七十五、一百引腳相連並接到3V3，第十、二十七、四十九、七十四、九十九引腳相連並接地。1*3排針Pl的一號針接3V3，Pl的二號針接第三十八電阻R38的一端、第三十八電阻R38的另一端接STM32F107VCT6的第九十四引腳，Pl的三號針接地；1*3排針P3的一號針接3V3，P3的二號針接第三十九電阻R39的一端、第三十九電阻R39的另一端接STM32F107VCT6的第三十七引腳，P3的三號針接地。
如圖4所示，乙太網控制模塊包括乙太網PHY控制器DP83848、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第i^一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十四電阻R14、第十五電阻R15、第十六電阻R16、第十七電阻R17、第十八電阻R18、第十九電阻R19、第二十二電阻R22、第二十四電阻R24、第二十五電阻R25、第二十八電阻R28、第二十九電阻R29、第三十三電阻R33、第二十三電容C23、第二十四電容C24、第二十五電容C25、第二十六電容C26、第二十七電容C27、第二十八電容C28、第二十九電容C29、第三十電容C30、第三i^一電容C31、第三時鐘晶振Y3。第八電阻R8一端接STM32F107VCT6的第十八引腳，另一端接DP83848的第一引腳；第七電阻R7的一端接STM32F107VCT6的第十七引腳，另一端接DP83848的第五引腳；第六電阻的一端接STM32F107VCT6的第九十五引腳，另一端接DP83848的第六引腳；第九電阻R9的一端接STM32F107VCT6的第四十八引腳，另一端接DP83848的第二引腳；第十電阻RlO的一端接STM32F107VCT6的第五i^一引腳，另一端接DP83848的第三引腳；第^^一電阻Rll的一端接STM32F107VCT6的第五十二引腳，另一端接DP83848的第四引腳；第十二電阻R12的一端接STM32F107VCT6的第五十六引腳，另一端接DP83848的第四十三引腳；第十三電阻R13的一端接STM32F107VCT6的第五十七引腳，另一端接DP83848的第四十四引腳；第十四電阻R14的一端接STM32F107VCT6的第五十八引腳，另一端接DP83848的第四十五引腳；第十五電阻R15的一端接STM32F107VCT6的第五十九引腳，另一端接DP83848的第四十六引腳 』第十十六電阻R16的一端接STM32F107VCT6的第四十七引腳，另一端接DP83848的第四i^一引腳；第十七電阻R17的一端接STM32F107VCT6的第五十五引腳，另一端接DP83848的第三十九引腳；第十八電阻R18的一端接STM32F107VCT6的第二十四引腳，另一端接DP83848的第三十八引腳；第十九電阻R19的一端接STM32F107VCT6的第二十六引腳，另一端接DP83848的第四十二引腳；第二十二電阻R22的一端接STM32F107VCT6的第二十三腳，另一端接DP83848的第四十引腳；STM32F107VCT6的第十六引腳接DP83848的第三i^一引腳 』第二十四電阻R24的一端接STM32F107VCT6的第二十五引腳，另一端與第二十五電阻R25的一端相連並接在DP83848的第三十引腳，第二十五電阻R25的另一端接3V3 ;第二十八電阻R28的一端接STM32F107VCT6的第三十四引腳，另一端與第二十九電阻R29的一端相連並接到DP83848的第七引腳，第二十九電阻R29的另一端接到3V3 ;第二十三電容C23與第三時鐘晶振Y3的一端相連並接在DP83848的的第三十四引腳，第二十四電容C24的一端與第三時鐘晶振Y3的另一端相連並接到DP83848的第三十三引腳，第二十三電容C23的另一端和第二十四電容C24的另一端相連並接地；DP83848的第二十四引腳連接第三十三電阻R33下拉到地。第二十五電容C25的一端與第二十六電容C26、第二十七電容C27、第二十八電容C28、DP83848的第十八引腳、第二十三引腳、第三十七引腳相連，第二十九電容C29的一端與第三十電容C30、第三i^一電容C31的一端相連並連接到3V3，這7個電容的另一端相連並接地。DP83848的第十五引腳、第十九引腳、第三十五引腳、第三十六引腳和第四十七引腳相連並接地，第二十二引腳、第三十二引腳和第四十八引腳相連並接到3V3，DP83848的第二十引腳和第二十一引腳相連並接到3V3。如圖5所示，RJ45接口模塊包括第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第十四電容C14、第十五電容C15、第十六電容C16、第十七電容C17、第十八電容C18、第十九電容C19、第二十電容C20、第二^^一電容C21、第二十二電容C22和RJ45網口 J4組 成。J4的第六引腳與DP83848的第十三引腳、第二電阻R2的一端相連，J4的第三引腳與DP83848的第十四引腳、第三電阻R3的一端相連，J4的第二引腳與DP83848的第十六引腳、第四電阻R4的一端相連，J4的第一引腳與DP83848的第十七引腳、第五電阻R5相連，第十四電容C14的一端與第十五電容C15的一端相連並接地,第十六電容C16的一端和第十七電容C17的一端相連並接地，第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第十四電容C14、第十五電容C15、第十六電容C16、第十七電容C17的另一端相連並連接到3V3。J4的第八引腳、第九引腳和第十引腳相連並接地。網口部分使用的電源地與電路其他部分的電源地是分開獨立的，兩者之間通過兩對電容來連接，第十九電容C19和第二十一電容C21並聯在兩個電源地之間，第二十電容C20和第二十二電容C22並聯在兩個電源地之間，分別放置在RJ45接口的兩端。如圖6所示，乙太網指示燈模塊的發光二極體LED2、LED3、LED4指示當前的連接狀態。該模塊由第二十電阻R20、第二i^一電阻R21、第二十三電阻R23、第二十六電阻R26、第二十七電阻R27、第三十電阻R30、第三^^一電阻R31、第三十二電阻R32、第三十四電阻R34、第二發光二極體LED2、第三發光二極體LED3和第四發光二極體LED4組成。第二十電阻R20的一端與第二十一電阻R21的一端、第二發光二極體LED2的陰極相連，第二發光二極體LED2的陽極與第二十三電阻R23的一端相連，第二十三電阻R23的另一端與第二i^一電阻R21的另一端相連並接到3V3，第二十電阻R20的另一端接到DP83848的第二十八引腳；第二十六電阻R26的一端與第二十七電阻R27的一端、第三發光二極體LED3的陰極相連，第三發光二極體LED3的陽極與第三十電阻R30的一端相連，第三十電阻R30的另一端與第二十七電阻R27的另一端相連並接到3V3，第二十六電阻R26的另一端接到DP83848的第二十七引腳；第三十一電阻R31的一端與第三十二電阻R32的一端、第四發光二極體LED4的陰極相連，第四發光二極體LED4的陽極與第三十四電阻R34的一端相連，第三十二電阻R32的另一端與第三十四電阻R34的另一端相連並接到3V3，第三i^一電阻R31的另一端接到DP83848的第二十六引腳。如圖7所示，JTAG接口模塊，JTAG的第一引腳和第二引腳相連並連接到3V3，第三引腳連接到STM32F107VCT6第91引腳，第四引腳接到STM32F107VCT6的第十四引腳，第五引腳接到STM32F107VCT6的第七十七引腳，第六引腳接到STM32F107VCT6的第八十九引腳，第七引腳接到STM32F107VCT6的第八十二引腳，第九引腳接到STM32F107VCT6的第七十六引腳，第八引腳和第十引腳相連並接地。如圖8所示，串口通信模塊包括第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5、串口通信電平接口轉換晶片MAX3232⑶、串口 C0M0。第一電容Cl兩端分別接MAX3232⑶的第一和第三引腳，第五電容C5分別接MAX3232⑶的第四和第五引腳，MAX3232⑶的第十六弓I腳和第二電容C2 —端相連並接到3V3，第三電容C3的一端和第四電容C4的一端分別接到MAX3232⑶的第二和第六引腳，第二電容C3、第三電容C3、第四電容C4的另一端和MAX3232⑶的第十五引腳相連並接地，MAX3232⑶的第i^一和第十二引腳分別接到主控制器STM32F107VCT6的PA9和PAlO引腳，COMO的第二引腳和排針J2的第一引 腳相連並連接到MAX3232⑶的第十四引腳，COMO的第三引腳和排針J2的第三引腳相連並連接到MAX3232⑶的第十三引腳，COMO的第五引腳和排針J2的第二引腳相連並接地。
權利要求
1.應用於DCS的時鐘同步電路，包括電源模塊、通訊模塊以及控制模塊，電源模塊主要是以電源管理晶片AMS1117為核心的3. 3V電壓轉換電路，通訊模塊由串行網絡通信模塊、JTAG接口和乙太網通訊模塊組成；以電壓轉換晶片AMSl117為核心的3. 3V電壓轉換電路為控制模塊以及通訊模塊中的JTAG接口、乙太網通訊模塊和串口通訊模塊提供3. 3V電壓；通訊模塊中的RS232接口和JTAG接口用於和外部計算機之間的數據傳送，RJ45接口 J4用於分布式系統之間的數據傳輸，其特徵在於 . 3.3V電壓轉換電路包括第一保險熔斷器F1、第一防反接二極體D1、第一開關SI、第六電容C6、第七電容C7、第八電容C8、第九電容C9、第十電容CIO、第^^一電容C11、第十二電容C12、第十三電容C13、第一電阻Rl和第一發光二極體LEDl和電源管理晶片AMS1117 』第一保險熔斷器Fl的一端和5V供電電源連接，第一保險熔斷器Fl的另一端和第一二極體Dl的陰極連接並連到第一開關SI的第五引腳，第一二極體Dl的陽極接地；第一電阻Rl的一端、第i 電容Cll的一端、第十二電容C12的一端、第六電容C6的一端和第十三電容C13的正極與電源管理晶片AMS1117的第三引腳相連並接到開關SI的第五引腳，第七電容C7、第八電容C8、第九電容C9和第十電容ClO的正極與電源管理晶片AMS1117的第二引腳相連，第六電容C6的另一端、第七電容C7的另一端、第八電容C8的另一端、第九電容C9的另一端、第十電容ClO的負極、第^ 電容Cll的另一端、第十二電容C12的另一端、第十三電容C13的負極、第一開關SI的第四引腳與電源管理晶片AMS1117的第一引腳相連並接地，第一電阻Rl的另一端與第一發光二極體LEDl的陽極相連，第一發光二極體LEDl的陰極接地； 通信模塊包括第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5、第十四電容C14、第十五電容(315、第十六電容(316、第十七電容(]18、第十八電容(]18、第十九電容C19、第二十電容C20、第二 ^^一電容C21、第二十二電容C22、第二十三電容C23、第二十四電容C24、第二十五電容C25、第二十六電容C26、第二十七電容C27、第二十八電容C28、第二十九電容C29、第三十電容C30、第三^^一電容C31、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第i^一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十四電阻R14、第十五電阻R15、第十六電阻R16、第十七電阻R17、第十八電阻R18、第十九電阻R19、第二十電阻R20、第二i^一電阻R21、第二十二電阻R22、第二十三電阻R23、第二十四電阻R24、第二十五電阻R25、第二十六電阻R26、第二十七電阻R27、第二十八電阻R28、第二十九電阻R29、第三十電阻R30、第三i^一電阻R31、第三十二電阻R32、第三十三電阻R33、第三十四電阻R34、第三時鐘晶振Y3、RJ45網口 J4、JTAG接口 J3、串口通信電平接口轉換晶片MAX3232、串口 C0M0、乙太網PHY控制器DP83848、1*3排針J2、第二發光二極體LED2、第三發光二極體LED3、第四發光二極體LED4 ;第一電容Cl兩端分別接串口通信電平接口轉換晶片MAX3232的第一引腳和第 三引腳，第五電容C5兩端分別接串口通信電平接口轉換晶片MAX3232的第四引腳和第五引腳，串口通信電平接口轉換晶片MAX3232的第十六引腳和第二電容C2—端相連並接到3V3，第三電容C3的一端和第四電容C4的一端分別接到串口通信電平接口轉換晶片MAX3232的第二引腳和第六引腳，第二電容C2的另一端、第三電容C3的另一端、第四電容C4的另一端和串口通信電平接口轉換晶片MAX3232的第十五引腳相連並接地，串口通信電平接口轉換晶片MAX3232的第i^一引腳和第十二引腳分別接到主控制器STM32F107VCT6的第六十八引腳和第六十九引腳，串口 COMO的第二引腳和排針J2的第一引腳相連並連接到串口通信電平接口轉換晶片MAX3232的第十四引腳，串口 COMO的第三引腳和排針J2的第三引腳相連並連接到串口通信電平接口轉換晶片MAX3232的第十三引腳，串口 COMO的第五引腳和排針J2的第二引腳相連並接地； JTAG接口 J3的第一引腳和第二引腳相連並連接到3V3，第三引腳連接到控制模塊中控制器STM32F107VCT6第九i^一引腳，JTAG接口 J3的第四引腳接到控制模塊中控制器STM32F107VCT6的第十四引腳，第五引腳接到控制模塊中控制器STM32F107VCT6的第七十七引腳，第六引腳接到控制模塊中控制器STM32F107VCT6的第八十九引腳，第七引腳接到控制模塊中控制器STM32F107VCT6的第七十二引腳，第九引腳接到控制模塊中控制器STM32F107VCT6的第七十六引腳，第八引腳和第十引腳相連並接地； 第八電阻R8—端接控制器STM32F107VCT6的第十八引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第一引腳；第七電阻R7的一端接控制器STM32F107VCT6的第十七引腳，另一 端接乙太網PHY控制器DP83848的第五引腳；第六電阻的一端接控制器STM32F107VCT6的第九十五引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第六引腳；第九電阻R9的一端接控制器STM32F107VCT6的第四十八引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第二引腳；第十電阻RlO的一端接控制器STM32F107VCT6的第五i^一引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第三引腳；第^^一電阻Rll的一端接控制器STM32F107VCT6的第五十二引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第四引腳；第十二電阻R12的一端接控制器STM32F107VCT6的第五十六引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第四十三引腳；第十三電阻R13的一端接控制器STM32F107VCT6的第五十七引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第四十四引腳；第十四電阻R14的一端接控制器STM32F107VCT6的第五十八引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第四十五引腳；第十五電阻R15的一端接控制器STM32F107VCT6的第五十九引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第四十六引腳；第十十六電阻R16的一端接控制器STM32F107VCT6的第四十七引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第四i^一引腳；第十七電阻R17的一端接控制器STM32F107VCT6的第五十五引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第三十九引腳；第十八電阻R18的一端接控制器STM32F107VCT6的第二十四引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第三十八引腳；第十九電阻R19的一端接控制器STM32F107VCT6的第二十六引腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第四十二引腳；第二十二電阻R22的一端接控制器STM32F107VCT6的第二十三腳，另一端接乙太網PHY控制器DP83848的第四十引腳；控制器STM32F107VCT6的第十六引腳接乙太網PHY控制器DP83848的第三i^一引腳；第二十四電阻R24的一端接控制器STM32F107VCT6的第二十五引腳，另一端與第二十五電阻R25的一端相連並接在乙太網PHY控制器DP83848的第三十引腳，第二十五電阻R25的另一端接3V3 ;第二十八電阻R28的一端接控制器STM32F107VCT6的第三十四引腳，另一端與第二十九電阻R29的一端相連並接到乙太網PHY控制器DP83848的第七引腳，第二十九電阻R29的另一端接到3V3 ;第二十三電容C23與第三時鐘晶振Y3的一端相連並接在乙太網PHY控制器DP83848的第三十四引腳，第二十四電容C24的一端與第三時鐘晶振Y3的另一端相連並接到乙太網PHY控制器DP83848的第三十三引腳，第二十三電容C23的另一端和第二十四電容C24的另一端相連並接地；乙太網PHY控制器DP83848的第二十四引腳連接第三十三電阻R33的一端，第三十三電阻R33的另一端接地；第二十五電容C25的一端與第二十六電容C26、第二十七電容C27、第二十八電容C28、乙太網PHY控制器DP83848的第十八引腳、第二十三引腳、第三十七引腳相連，第二十九電容C29的一端與第三十電容C30、第三H^一電容C31的一端相連並連接到3V3，第二十五電容C25的另一端、第二十六電容C26的另一端、第二十七電容C27的另一端、第二十八電容C28的另一端、第二十九電容C29的另一端、第三十電容C30的另一端、第三i^一電容C31的另一端相連並接地；乙太網PHY控制器DP83848的第十五引腳、第十九引腳、第三十五引腳、第三十六引腳和第四十七引腳相連並接地，第二十二引腳、第三十二引腳和第四十八引腳相連並接到3V3 ;第二十電阻R20的一端與第二十一電阻R21的一端、第二發光二極體LED2的陰極相連，第二發光二極體LED2的陽極與第二十三電阻R23的一端相連，第二十三電阻R23的另一端與第二i^一電阻R21的另一端相連並接到3V3，第二十電阻R20的另一端接到乙太網PHY控制器DP83848的第二十八引腳；第二十六電阻R26的一端與第二十七電阻R27的一端、第三發光二極體LED3的陰極相連，第三發光二極體LED3的陽極與第三十電阻R30的一端相連，第三十電阻R30的另一端與第二十七電阻R27的另一端相連並接到3V3，第二十六電阻R26的另一端接到乙太網PHY控制器DP83848的第二十七引腳；第三i^一電阻R31的一端與第三十二電阻 R32的一端、第四發光二極體LED4的陰極相連，第四發光二極體LED4的陽極與第三十四電阻R34的一端相連，第三十二電阻R32的另一端與第三十四電阻R34的另一端相連並接到3V3，第三i^一電阻R31的另一端接到乙太網PHY控制器DP83848的第二十六引腳；乙太網PHY控制器DP83848的第二十引腳和第二i^一引腳相連並接到3V3 ；RJ45網口 J4的第六引腳與乙太網PHY控制器DP83848的第十三引腳、第二電阻R2的一端相連，RJ45網口 J4的第三引腳與乙太網PHY控制器DP83848的第十四引腳、第三電阻R3的一端相連，RJ45網口J4的第二引腳與乙太網PHY控制器DP83848的第十六引腳、第四電阻R4的一端相連，RJ45網口 J4的第一引腳與乙太網PHY控制器DP83848的第十七引腳、第五電阻R5相連，第十四電容C14的一端與第十五電容C15的一端相連並接地,第十六電容C16的一端和第十七電容C17的一端相連並接地，第二電阻R2的另一端、第三電阻R3的另一端、第四電阻R4的另一端、第五電阻R5的另一端、第十四電容C14的另一端、第十五電容C15的另一端、第十六電容C16的另一端、第十七電容C17的另一端相連並連接到3V3 ；RJ45網口 J4的第八引腳、第九引腳和第十引腳相連並接地； 控制模塊由控制器STM32F107VCT6、第一時鐘晶振Y1、第二時鐘晶振Y2、第一電感LI、第二電感L2、第三電感L3、第四電感L4、第三十五電阻R35、第三十六電阻R36、第三十七電阻R37、第三十八電阻R38、第三十九電阻R39、第四是電阻R40、第三十二電容C32、第三十三電容C33、第三十四電容C34、第三十五電容C35、第三十六電容C36、第三十七電容C37、第三十八電容C38、第三十九電容C39、第四十電容C40、第四^^一電容C41、第四十二電容C42、第四十三電容C43、第四十四電容C44、第四十五電容C45、第四十六電容C46、第四十七電容C47、第四十八電容C48、第四十九電容C49、l*3排針Pl和1*3排針P2 ;第三十二電容C32的一端和第二時鐘晶振Y2的一端、第四十電阻R40的一端相連，第三十三電容C33的一端和第二晶振Y2的另一端、第三十五電阻的一端相連，第四十電阻的另一端接控制器STM32F107VCT6的第八引腳，第三十五電阻R35的另一端接控制器STM32F107VCT6的第九引腳，第三十二電容的另一端和第三十三電容的另一端相連並接地；第三十五電容C35的一端與第一時鐘晶振Yl的一端、第三十六電阻R36的一端相連並接到控制器STM32F107VCT6的第十二引腳，第三十四電容C34的一端與第一時鐘晶振Yl的另一端、第三十六電阻R36的另一端相連並接到控制器STM32F107VCT6的第十三引腳，第三十四電容C34的另一端和第三十五電容C35的另一端相連並接地；第三十七電阻R37的一端與復位開關S2的一端、第三十六電容C36的一端相連並接到控制器STM32F107VCT6的第十四引腳，第三十七電阻R37的另一個端接到3V3，復位開關S2的另一端和第三十六電容C36的另一端相連並接地；第一電感LI的一端與第三十七電容C37的一端、第三十八電容C38的一端、第三電感L3的一端相連並連接到控制器STM32F107VCT6的第二十二引腳，第三電感的另一端與第三十九電容C39的一端、第四十電容C40的一端、第四^ 電容的一端相連並連接到控制器STM32F107VCT6的第二i^一引腳，第二電感L2的一端與第三十七電容C37的另一端、第三十八電容C38的另一端、第四電感L4的一端相連並連接到控制器STM32F107VCT6的第十九引腳，第四電感L4的另一端與第三十九電容的另一端、第四十電容的另一端、第四i^一電容的另一端相連並連接到控制器STM32F107VCT6的第二十引腳，第一電感LI的另一端連接到3V3，第二電感L2的另一端接地；第四十二電容C42的一端、第四十三電容 C43的一端、第四十四電容C44的一端、第四十五電容C45的一端、第四十六電容C46的一端、第四十七電容C47的一端、第四十八電容C48的一端、第四十九電容C49的一端相連並連接到3V3，第四十二電容C42的另一端、第四十三電容C43的另一端、第四十四電容C44的另一端、第四十五電容C45的另一端、第四十六電容C46的另一端、第四十七電容C47的另一端、第四十八電容C48另的一端、第四十九電容C49的另一端相連並接地；控制器STM32F107VCT6的第i^一引腳、二十八引腳、五十引腳、七十五引腳、一百引腳相連並接到3V3，第十引腳、二十七引腳、四十九引腳、七十四引腳、九十九引腳相連並接地；1*3排針Pl的一號針接3V3，二號針接第三十八電阻R38的一端、第三十八電阻R38的另一端接控制器STM32F107VCT6的第九十四引腳，三號針接地；1*3排針P3的一號針接3V3，二號針接第三十九電阻R39的一端、第三十九電阻R39的另一端接控制器STM32F107VCT6的第三十七引腳，三號針接地。
全文摘要
本發明公開了一種應用於DCS的時鐘同步電路。本發明包括電源模塊、通訊模塊以及控制模塊,電源模塊主要是以電源管理晶片AMS1117為核心的3.3V電壓轉換電路，通訊模塊由串行網絡通信模塊、JTAG接口和乙太網通訊模塊組成；以電壓轉換晶片AMS1117為核心的3.3V電壓轉換電路為控制模塊以及通訊模塊中的JTAG接口、乙太網通訊模塊和串口通訊模塊提供3.3V電壓；通訊模塊中的RS232接口和JTAG接口用於和外部計算機之間的數據傳送，RJ45接口J4用於分布式系統之間的數據傳輸。本發明電路功耗低、精度高、適用於工業現場的精確時鐘同步。
文檔編號H04J3/06GK102970095SQ20121049031
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月26日 優先權日2012年11月26日
發明者孔亞廣, 孫祥祥, 薛安克, 徐哲 申請人:杭州電子科技大學