基于IEEE1588協(xié)議的從時鐘的設計與實現(xiàn).pdf

1、為了滿足電網(wǎng)的高速發(fā)展，電網(wǎng)信息化進程在最近幾年不斷提速。尤其是在智能電網(wǎng)的大背景下，要求電力系統(tǒng)能夠從集合了大量實時變化的數(shù)據(jù)中提取最關鍵的數(shù)據(jù)，完成運算、分析、決斷。在任意的時間結(jié)點上，都可以利用數(shù)據(jù)完成對電網(wǎng)不同運行狀態(tài)下的分析和準確預警。這就對電力系統(tǒng)中各個設備的時間基準提出了更高的要求。IEEE1588精確時鐘同步協(xié)議的出現(xiàn)為電網(wǎng)實現(xiàn)各設備間高精度時間同步提供了可能。本文基于IEEE1588協(xié)議設計并實現(xiàn)了一款高精度從時鐘模塊

2、，并對從時鐘同步精度進行了測試。
　　本文首先對IEEE1588精確以太網(wǎng)時鐘同步協(xié)議的原理進行了分析，然后系統(tǒng)的介紹了PTP時鐘類別、拓撲結(jié)構(gòu)、PTP報文類別、PTP報文格式以及PTP時鐘引擎狀態(tài)機。
　　本文基于物理層芯片DP83640設計從時鐘硬件電路，處理器選擇含有MAC層的STM32F407芯片。硬件設計的工作包括:選擇及設計處理器與物理層的連接方式，配制及啟用相關引腳的以太網(wǎng)功能;電源電路的設計;串口轉(zhuǎn)USB電路

3、的設計。軟件設計工作包括:從時鐘軟件架構(gòu)整體設計;BMC最佳主時鐘算法設計;報文處理流程設計;本地時鐘同步調(diào)節(jié)機制及算法設計;Lwip與鏈路層通信接口設計以及棧內(nèi)對PTP同步報文的處理過程設計;從時鐘系統(tǒng)與上位機通信程序設計。
　　本文首先用wireshark軟件對主從時鐘報文通信進行測試，測試結(jié)果表明主從時鐘能夠正常收發(fā)報文。對從時鐘進行報文同步精度測試，在電腦端觀測主從時鐘偏差。結(jié)果顯示，主從時鐘偏差在100ns以內(nèi);最后對從