基于物理層時(shí)鐘頻率補(bǔ)償?shù)腎EEE1588網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著信息技術(shù)和應(yīng)用科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的測(cè)控系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足目前的測(cè)量和控制要求，分布式測(cè)控網(wǎng)絡(luò)在各個(gè)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)逐漸體現(xiàn)。分布式測(cè)控系統(tǒng)通過(guò)局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中所有模塊的相互連接，同時(shí)應(yīng)保持網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)終端的時(shí)鐘同步。時(shí)鐘同步精度是分布式測(cè)控系統(tǒng)中一個(gè)重要的指標(biāo)，同時(shí)分布式測(cè)控系統(tǒng)的時(shí)鐘同步也是該系統(tǒng)的研究重點(diǎn)。但是現(xiàn)在主要使用的時(shí)鐘同步協(xié)議同步精度還只能維持在亞微秒級(jí)別，已經(jīng)不能滿足分布式測(cè)控系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展方向的同步要求，故需要研究出一個(gè)更高

2、精度的網(wǎng)絡(luò)同步時(shí)鐘系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)納秒級(jí)別的時(shí)鐘同步。
　　基于上述因素，本課題對(duì)IEEE1588協(xié)議的物理接口層發(fā)生器時(shí)鐘頻率補(bǔ)償?shù)木W(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘進(jìn)行研究。本文提出了一種基于嵌入式的高精度網(wǎng)絡(luò)同步時(shí)鐘的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)方案從硬件、軟件、主從時(shí)鐘物理層接口晶振頻率同步方式3個(gè)方面進(jìn)行介紹。在硬件設(shè)計(jì)方面以ARM11(S3C6410)為處理核心，使用物理層芯片 DP83640和以太網(wǎng)控制器DM9000、AX88180實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)同步時(shí)鐘的硬件

3、功能。隨后在硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建PTP時(shí)鐘的嵌入式軟件部分。軟件平臺(tái)的搭建囊括系統(tǒng)的修改與移植、內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序的移植與關(guān)聯(lián)以及PTP硬件時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)配置實(shí)現(xiàn)等，最后給出了同步誤差補(bǔ)償在主從時(shí)鐘之間的時(shí)鐘頻率同步流程、卡爾曼濾波與時(shí)鐘漂移預(yù)測(cè)的實(shí)現(xiàn)方式。
　　經(jīng)過(guò)試驗(yàn)表明，本課題設(shè)計(jì)能夠有效降低主從時(shí)鐘接口時(shí)鐘晶振的起振頻率偏差。通過(guò)卡爾曼濾波處理后，主從時(shí)鐘在網(wǎng)線直連狀態(tài)下的同步精度達(dá)到±10ns左右，較同等情況下不使用同步誤差