潘 雷

*卡斯柯信号有限公司 工程师，200071 上海

1 时钟同步介绍

高安全性、高可靠性系统经常会使用三取二平台作为系统处理器，尤其在铁路信号领域中，有些设备可能需要持续工作几年甚至几十年，并且系统安全完善度等级需达到SIL4，这些需求对硬件的搭建提出了许多苛刻的要求。在搭建三取二平台中，最重要的有2个功能:第1个是时钟同步;第2个是数据同步，也称为数据一致性比较。这里主要介绍时钟同步算法。

三取二平台中，3个通道独立工作，但需要进行准确的时钟同步，否则无法获取相同的输入值，也无法获得一致的运算时序，最终就无法进行三取二的运算而获取正确的结果，所以时钟同步对三取二平台而言是最为基本的功能需求。

在三取二平台的时钟网络中，由于3个通道分别工作，时钟是独立的，故系统无法得知真正准确的绝对时间。时钟同步的概念就是3个系通过某种算法协商出一个时间，同时需要证明这个协商出来的时间是一个最优的时间估值。

时钟同步理论中，一般将时钟同步分为2类:紧耦合时钟同步和松散耦合时钟同步 (又称宏时钟同步Macro-Synchronisation)。紧耦合时钟同步是指在同一个时钟控制下，所有CPU的执行时钟完全同步。从IEC61508中得知，三取二系统如果需要达到更高的安全性，需要降低三系之间的耦合度，以降低共模系数。在国外的一些三取二系统中，人为地让三通道错开一个小的间隙 (tick)进行运算，就是为了降低共模系数;同时由于现在的CPU内部都有锁相环，所以严格的物理时钟同步已经不现实了，现在广泛应用的三取二平台一般采用松散耦合的方式进行时钟同步。……