[發明專利]一種基于IEEE 1588協議的主從時鐘對時的時間補償方法

有效

• 申請號: 201210532810.2
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN102983927A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 張熀松;王自強;周余;李楊
• 申請（專利權）人: 南京協澳智能控制系統有限公司
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

技術領域

本發明涉及精準時鐘同步技術，針對特定硬件的平臺，實現IEEE?1588精準時鐘協議，尤其涉及主從時鐘的時間同步。?

背景技術

精確時鐘同步協議能夠為網絡中的各節點提供時鐘同步。IEEE?1588最先在國外獲得應用，現在已經有多家公司（IXXAT，NI，FREESCALE）研發出的，基于該協議的主時鐘和客戶端,羅杰康（RUGGEDCOM）已經制作出了基于該協議的交換機（邊界時鐘，和透明時鐘）。?

IEEE?1588協議自從第一版于2002年提出以來，國內也進行了很多研究已經有了很多種實現方式，有純軟件實現，也有FPGA實現的。純軟件實現精度不高，一般只能達到NTP（網絡時間協議NTP)的毫秒級精度。因為時間戳是由操作系統軟件得到的，而由于軟件無法精確到亞微秒級別的準確性，所以沒有辦法保證得到比較高的精度，而FPGA的開發成本則相對較高。?

本發明方法提出了基于IEEE?1588-2008協議精確到亞微秒級別的方法，尤其是基于DP83640芯片的一種實現方式，使用了該網絡芯片后，時間戳可以直接從硬件讀取,因此可以達到亞微秒級的精度。同時，利用芯片實現對精度需求最高的時間戳記錄方式，而其他對精度要求不高的部分則可以通過軟件來實現，使開發成本最優化。?

在標準的IEEE?1588協議中，當主從時鐘的時間偏差小于1秒時，會通過調整系統時鐘的頻率實現主從時鐘的對時。但是該方法只能改變系統時鐘的頻率，并不能調整硬件時鐘的晶振頻率。而且調整系統時鐘頻率的算法調整時鐘頻率的速率比較慢，不能快速的調整主從時鐘的時間差，本發明提出了一種新的算法，能夠快速的調整硬件時鐘的晶振頻率。?

發明內容

本發明解決的技術問題是：如何快速的調整硬件時鐘的晶振頻率實現IEEE?1588協議主從時鐘更精準對時。尤其是基于精確時間協議收發器DP83640芯片實現本發明的方法。本發明提出了一種新的算法，能夠快速的調整硬件時鐘的晶振頻率。而且調整系統時鐘頻率的算法調整時鐘頻率的速率快，且能快速的調整主從時鐘的時間差。?

本發明技術方案是：基于IEEE?1588協議的主從時鐘對時的時間補償方法，其特征是包含以下步驟：?

A.初始化與晶振頻率相關的時間數據，從時鐘接收同步報文：從時鐘上次同步?報文的接收時間初始化為0，從時鐘記錄本次同步報文的接收時間，初始化從時鐘接收同步報文的的平均周期P₁為0，本次從時鐘接收同步報文的周期的值為本次同步報文的接收時間與其上次同步報文的接收時間之差；初始化時主從時鐘的平均偏移時間為0，本次主從時鐘的偏移時間通過IEEE?1588協議計算出；?

B.從時鐘接收同步報文的的平均周期的計算：從時鐘接收同步報文的周期值為本次從時鐘接收同步同步報文的接收時間與其上次同步報文的接收時間之差，將從時鐘接收同步報文的的平均周期與本次從時鐘接收同步報文的周期的值之差的絕對值和給定的閾值比較，如果超過該閾值，則轉到步驟F；否則，分別給定從時鐘接收同步報文的的平均周期和本次從時鐘接收同步報文的周期一個權重，重新計算從時鐘接收同步報文的平均周期；?

C.主從時鐘的平均偏移時間的計算：將主從時鐘的平均偏移時間與本次主從時鐘的偏移時間之差的絕對值和給定的閾值比較，如果超過超過該閾值，則轉到步驟F；否則，分別給定主從時鐘的平均偏移時間和本次主從時鐘的偏移時間一個權重，重新計算主從時鐘的平均偏移時間T₁；?

D.從時鐘的晶振頻率的計算：通過當前的從時鐘晶振頻率和從時鐘接收同步報文的的平均周期與主從時鐘的平均偏移時間的比值計算并修改調整后的從時鐘的晶振頻率F₂；?

E.重置參數：重置從時鐘接收同步報文的的平均周期和主從時鐘的平均偏移時間T₁為0?

F.循環操作：從時鐘每次接收到同步報文重復B到F。?

2、根據權利要求1所述的基于IEEE?1588協議的主從時鐘對時的時間補償方法，其特征是步驟C中重新計算從時鐘接收同步報文的的平均周期的方法是：同時考慮從時鐘接收同步報文的平均周期P₁和主從時鐘的平均偏移時間T₁以及當前從時鐘硬件的晶振頻率F₁，然后應用公式（1）來計算出新的從時鐘硬件s從時鐘的晶振頻率F₂。?