[發明專利]一種工業以太網時鐘同步方法及系統

有效

• 申請號: 201610050759.X
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105743598B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 陳吉紅;吳棋;楊立志;方凡濤;華榛;肖佩;王軼凱;趙東林
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 趙偉

1.一種工業以太網時鐘同步方法,其特征在于，具體包括如下步驟：

(1)根據從站端口接收的數據幀以及本地晶振時鐘，獲取從站本地時間戳、數據幀中的“累加片內延時”、參考時鐘和數據幀抵達端口時的端口時間戳；

(2)判斷是否采用自動漂移補償，若是，則進入步驟(3)，若否，則進入步驟(4)；

(3)根據所述參考時鐘、累加片內延時、本地時間戳，結合預設的自動漂移因子N，獲取間隔了N秒的兩個數據幀的參考時鐘時間差、本地時鐘時間差和累加片內延遲時間差，并據此獲得漂移補償的“補償周期”和“漂移極性”，進入步驟(5)；

(4)獲取用戶輸入的補償極性和補償周期，進入步驟(5)；

(5)從站在本地時鐘計數時，根據補償極性和補償周期調整時鐘計數，完成漂移補償，進入步驟(6)；

(6)判斷是否采用自動偏移補償，若是，則進入步驟(7)，若否，則進入步驟(8)；

(7)根據所述參考時鐘、本地時間戳、累加片內延時，以及預設的自動偏移因子M和幀傳輸線延時，獲取偏移補償值；

(8)獲取用戶輸入的偏移補償值，進入步驟(9)；

(9)從站在下次本地時間計數時加上所述偏移補償值，完成偏移補償；

(10)根據所述數據幀抵達從站端口時的端口時間戳，結合數據幀從端口發送時的晶振計數值，獲得從站片內延時，并將所述從站片內延時與數據幀經過的所有從站的片內延時進行累加，獲得“累加片內延時”；并將所述“累加片內延時”寫入到數據幀；

獲取所述漂移補償周期與漂移補償極性的方法具體如下：

(3.1)從開啟補償的數據幀獲取參考時鐘時間戳、累加片內延時、以及本地時間戳；其中，開啟補償的數據幀是指帶有時鐘同步命令的第一個數據幀；

(3.2)根據自動漂移因子N，取延時N秒后從站接收到的第一幀，根據其幀結構以及本地時鐘獲得參考時鐘時間戳、累加片內延時和本地時間戳；

(3.3)將上述兩個參考時鐘時間戳相減，獲得參考時鐘時間差RD；將上述兩個本地時間戳相減，獲得本地時鐘時間差LD；將兩個累加片內延時相減，獲得片內延時差DD；

漂移補償周期Drift Value＝(RD)/(LD–RD–DD)；

漂移補償極性根據(LD–RD–DD)的正負確定，(LD–RD–DD)的值為正時，漂移補償極性為負，(LD–RD–DD)的值為負時，漂移補償極性為正；

獲取所述偏移補償值的方法，具體如下：

(7.1)由主站發出用于偏移補償的2^M個數據幀；

(7.2)獲取所述2^M個數據幀對應的參考時鐘時間戳RefTime、累加片內延時Delay_片內和本地時間戳LocalTime；

結合系統初始化時獲得的幀傳輸線延時Delay_傳輸，獲取各數據幀的時間偏移Offset＝RefTime+Delay_片內+Delay_傳輸–LocalTime；

(7.3)將各數據幀的時間偏移作為縱坐標，對應的數據幀的序號作為橫坐標，形成偏移曲線；將該偏移曲線按數據幀的數量平均分為兩段，獲取兩段曲線的時間偏移量平均值t₁和t₂；偏移補償值為

2.如權利要求1所述的工業以太網時鐘同步方法，其特征在于，所述步驟(5)中調整時鐘計數的方法具體如下：

若補償極性為正補償，則在從站本地時鐘晶振計數達到補償周期時，將從站本地時鐘在原計數基礎上加上一個最小時間單位；若補償極性為負補償，則在從站本地時鐘晶振計數達到補償周期時，將從站本地時鐘在原計數基礎上減去一個最小時間單位。

3.如權利要求1所述的工業以太網時鐘同步方法，其特征在于，自動偏移因子M的取值為1～15。

4.如權利要求1所述的工業以太網時鐘同步方法，其特征在于，從站片內延時的獲取方法具體如下：

通過PHY端口獲得數據幀從PHY發出時的晶振計數值，以及數據幀到達時PHY端口的晶振計數值；上述兩個晶振計數值之差與系統晶振周期的乘積，即為片內延時。