基于物理層時鐘頻率補償?shù)腎EEE1588網(wǎng)絡時鐘同步研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著信息技術(shù)和應用科學技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的測控系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足目前的測量和控制要求，分布式測控網(wǎng)絡在各個領域的優(yōu)勢逐漸體現(xiàn)。分布式測控系統(tǒng)通過局域網(wǎng)實現(xiàn)系統(tǒng)中所有模塊的相互連接，同時應保持網(wǎng)絡上各個終端的時鐘同步。時鐘同步精度是分布式測控系統(tǒng)中一個重要的指標，同時分布式測控系統(tǒng)的時鐘同步也是該系統(tǒng)的研究重點。但是現(xiàn)在主要使用的時鐘同步協(xié)議同步精度還只能維持在亞微秒級別，已經(jīng)不能滿足分布式測控系統(tǒng)未來發(fā)展方向的同步要求，故需要研究出一個更高

2、精度的網(wǎng)絡同步時鐘系統(tǒng)來實現(xiàn)納秒級別的時鐘同步。
　　基于上述因素，本課題對IEEE1588協(xié)議的物理接口層發(fā)生器時鐘頻率補償?shù)木W(wǎng)絡時鐘進行研究。本文提出了一種基于嵌入式的高精度網(wǎng)絡同步時鐘的改進設計方案。設計方案從硬件、軟件、主從時鐘物理層接口晶振頻率同步方式3個方面進行介紹。在硬件設計方面以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實現(xiàn)整個網(wǎng)絡同步時鐘的硬件

3、功能。隨后在硬件平臺設計的基礎上，構(gòu)建PTP時鐘的嵌入式軟件部分。軟件平臺的搭建囊括系統(tǒng)的修改與移植、內(nèi)核驅(qū)動程序的移植與關聯(lián)以及PTP硬件時鐘的驅(qū)動配置實現(xiàn)等，最后給出了同步誤差補償在主從時鐘之間的時鐘頻率同步流程、卡爾曼濾波與時鐘漂移預測的實現(xiàn)方式。
　　經(jīng)過試驗表明，本課題設計能夠有效降低主從時鐘接口時鐘晶振的起振頻率偏差。通過卡爾曼濾波處理后，主從時鐘在網(wǎng)線直連狀態(tài)下的同步精度達到±10ns左右，較同等情況下不使用同步誤差