基于IEEE 1588协议普通时钟设备设计

来源 :中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:giaaig
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随着分布式测试和测量系统的广泛应用,分布式系统的相关问题逐渐成为研究热点。要保证分布式系统中各个节点的协调运行,必须建立统一的全局时钟,为各个节点提供统一的时间标准。特别是在运动控制、时间测量等系统中,需要很高的时间精度,从这个角度上来讲,保证高精度的网络时钟同步就显得格外重要。所以,针对高精度时间同步的应用场景,本文通过研究IEEE1588时钟同步协议,设计了基于嵌入式平台的IEEE1588时钟系统,能提供更好的时钟同步的解决方案。   本文首先简单介绍网络时钟同步的基本概念和主要的技术手段,包括GPS、NTP协议和IEEE1588协议。论文对每种同步技术的模型和原理,进行一定的阐述。文章针对影响时钟同步精度的因素,作出了详细分析。通过比较各种同步技术的主要应用场景和优缺点,按照IEEE1588协议采用硬件时间戳技术,减少了节点软件对时钟同步的影响,满足微秒级,甚至是纳秒级应用场景的时钟同步要求。   其后,根据查阅文献和相关的应用手册,在硬件平台上选择美国国家半导体的PHY芯片-DP83640作为时间戳的硬件提取方案,完成只包含一个网络接口的普通时钟设备设计。为了设备的扩展功能,CPU采用ARM9,操作系统采用嵌入式Linux。根据对IEEE1588协议规范的理解,在嵌入式Linux环境下,实现普通时钟设备的驱动程序,协议引擎和命令行。通过三个模块的组合,完成一个普通时钟设备的结构框架。命令行提供了人机交互的界面,用于对协议的数据配置和协议引擎的管理。协议引擎根据命令行的设置,完成PTP数据报文的发送、接收、处理和状态转换。驱动程序主要完成从DP83640的硬件时间戳获取和本地时钟的调节。   最后,搭建局域网作为测试平台,对本文设计的普通时钟设备的同步效果进行测试,通过同步参数的修改和多种模式的同步对比,得出同步数据和结论,并给出了提高同步性能的建议。
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