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DIGITAL CLOCK 51 - ELETTRONICA OGGI 496 - SETTEMBRE 2021 quello verde. È facile rendersi conto che accuratezza e pre- cisione sono concetti indipendenti. Il lettore può facilmente generare una serie di misure che non sono né precise né accurate o sia precise che accurate. In altri termini, possiamo osservare che la media è un buon modo per migliorare la nostra conoscenza della posizione dell’oggetto solo se il sistema di misura è accurato. Se il sistema di misura non è accurato, la calibrazione è l’u- nica soluzione che possiamo considerare. Uno dei contributi più importanti all’imprecisione nella co- pia locale di un clock proviene dall’elettronica, in particola- re dai registri FIFO del ricetrasmettitore: +4 >+>- 4 4 che cambia ad ogni avvio Il registro FIFO del ricetrasmettitore ha una latenza che di- pende dalla tensione di alimentazione e dalla temperatura [6] I due contributi di cui sopra devono essere considerati se- paratamente perché impattano sull’accuratezza in modo di- verso. Il primo influisce direttamente sulla precisione: se un ricevi- tore e un trasmettitore hanno una latenza diversa all’avvio, il meccanismo previsto dal protocollo IEEE1588 non sarà in grado di rilevarlo. Qualsiasi disallineamento influirà diret- tamente sulla precisione. Anche una media dei valori non sarebbe d’aiuto. Questo caso è rappresentato graficamente in figura 3, in cui il lettore noterà che entrambe le serie di misure sono distorte. Il secondo effetto, sorprendentemente, non ha alcun impatto sulla precisione. Infatti, le variazioni di latenza dovute alle condizioni ambientali (tensione e temperatura) si appliche- ranno sia al ricevitore che al trasmettitore e il meccanismo previsto dal protocollo IEEE1588 le compenserà. Prima di procedere, dovremmo considerare un po’ più in dettaglio quest’ultima affermazione. Ciò implica che il trasferimento delle temporizzazioni do- vrebbe avvenire solo una volta dopo l’avvio? La risposta è no. Se effettuassimo la calibrazione solo una volta la variazione di latenza, sebbene simmetrica tra RX e TX, produrrebbe un errore nel clock slave, che si accumulerebbe progres- sivamente con la deriva di temperatura/alimentazione. La contromisura da adottare in questo caso sarebbe la ri-sin- cronizzazione, a un ritmo più veloce rispetto alla variazione di temperatura/alimentazione. Ricapitoliamo quanto detto finora: il contributo 1 richiede di conoscere la latenza all’avvio, indipendentemente per RX e TX. Il contributo 2 ci richiede di ri-sincronizzare abbastanza velocemente lo slave nel tempo. I ricetrasmettitori Versal offrono diversi metodi alternativi per misurare e controllare la latenza, sia all’avvio che du- rante il funzionamento, che rientrano nelle due categorie seguenti: ;: 4 A 8 44 4 4 >+>- Il bypass del buffer consente di bypassare il registro FIFO in entrambe le direzioni RX e TX, impostando un sofisticato schema di clock per gestire l’incrocio tra domini di dati sen- za errori di temporizzazione. [7, 8] Inutile dire che il bypass del buffer implica anche una latenza minima. Anche se questo “effetto collaterale” potrebbe non essere rilevante per le applicazioni di sincronizzazione, è fonda- mentale per altri ambiti nell’industria, come ad esempio nelle transazioni ad alta frequenza (HFT, High Frequency Trading). Mentre il bypass del buffer risolve il problema impostando la latenza del ricetrasmettitore su un valore fisso, un’altra serie molto interessante di tecniche si basa sulla misura della latenza stessa. Se la latenza è nota in un dato momento, può essere facil- mente riutilizzata per correggere matematicamente il valore dell’ora del giorno (TOD - Time Of the Day). Questo metodo è molto interessante nelle applicazioni di sincronizzazione, in quanto offre un percorso di aggior- namento naturale per tutti i blocchi IP (Ethernet in primis) senza modifiche rilevanti nell’architettura di clock dell’IP stesso. In entrambe le serie di metodi si ottiene la precisione per- ché si basa su: - un rilevatore di fase analogico a codifica fissa, integrato nel ricetrasmettitore e - gli interpolatori di fase analogici, controllati dall’utente, che possono incrementare o decrementare le fasi di clock con incrementi che sono facilmente dell’ordine dei ps. Anche se ciò sembra piuttosto interessante, che cosa dire della precisione? La tipica fonte di imprecisione è la varia- zione della latenza tra un avvio e l’altro, dovuta alla fase Fig. 3 – Variazione di latenza tra un avvio e l’altro