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技术文章
 
PTP授时的软硬件设计
点击次数:70 发布时间:2019-07-29
       NTP网络时间协议和SNTP简单网络时间协议是常见的支持网络时钟同步的协议。但是这种不足之处是没有硬件支持,精度不高较多达到毫秒级。无法很好的满足现代工业控制,如电力行业、轨道交通等对精度要求比较高的的应用需求。然而PTP由于使用了硬件时间戳,消除了网络协议栈的误差,大大提高了同步精度,PTP授时精度可达到微妙级别。
  一、PTP授时钟硬件的设计
  ptp授时精度从理论上来说主要受两方面的影响,一方面是打时间戳的位置另外是软件同步的算法。打时间戳目前可以在物理层、数据链路层和应用层上进行,同时精度会依次降低。
  本文讨论的是基于以太网的传输媒介,在物理层打时间戳的方式,该方式实现可以获得较高的同步精度。该方式下的PTP数据报文流改变标准的以太网物理层(P H Y)芯片,使用精度更高的具有IEEE1588 PTP功能的太网物理层芯片。一般来讲硬件单元包括UDP用户数据包协议传输层、网络连接协议IP传输层、MAC数据链路层、传输层和PHY物理层。
  二、PTP授时钟软件的设计
  软件采用了分层模型,模块化设计的思想,协议栈与平台相关的部分分开,这样可以很方便的移植到任何平台下,在系统调试和功能的删除添加操作非常的方便。
  系统初始化单元主要用于对定时器、系统日志模块、配置模块等进行初始化。其中初始化包括但不限于资源分配、创建定时器、创建消息队列以及初始化系统日志等。其中定时器用于完成PTP协议交互时的逻辑操作,保证PTP协议的正常运转。消息队列负责为用户提供一个外部的API接口,方便获取PTP协议运转过程中发生的异常信息。
  在这里需要说明一下人机交互单元,这一单元主要由配置模块和测试模块组成,前者用于提供参数配置接口,接收用户输入的配置请求,根据配置请求对PTP协议的实现的系统参数进行配置;后者负责提供用于测试的应用程序编程接口,并对该测试请求要求的PTP协议的功能进行测试。用户输入的测试请求,就是通过测试模块完成的。
 
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