基于IEEE1588协议的局域网精确时钟同步研究

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1、基于IEEE1588协议的局域网精确时钟同步研究基丁IEEE1588协议的局域网精确时钟同步研究摘要：文章首先介绍IEEE1588时钟同步基本原理，然后搭建了在ARM11微处理器S3C6410A下采用WinCE6.0系统的测试平台。在该测试平台下，给出了时钟同步的纯软件和硬件辅助设计，硬件辅助设计中采用了半导体芯片DP83640o经过测试，纯软件设计的时钟同步精度可达次毫秒级，而硬件辅助设计的时钟同步精度可达到次微秒级。关键词：IEEE1588；时钟同步；DP83640；S3C6410A中图分类号：TN949.199文献标识码：BStudy

2、onLANHigh-accuracyClockSynchronizationBasedonIEEE1588protocolLIUgao,JINShi-qun(SchoolofInstrumentScieneeandOpto-electronicsEngineering,HefeiUniversityofTechnology,HefeiAnhui230009,China)Abstract:ThisarticlefirstintroducesthebasicprincipleofIEEE1588clocksynchronizationandth

3、ensetupatestplatformbasedontheARM11microprocessorS3C6410A,usingtheWinCE6system.Underthisplatform,thisarticleprovidessoftwaredesignandhardwareassisteddesignfortheclocksynchronization.脳渤归比assisteddesignusesthesemiconductorchipDP83640.Accordingtotest,theclocksynchronizationpr

4、ecisionofthesoftwaredesignissub-millisecond,howevertheclocksynchronizationprecisionofthehardwareassisteddesigncanreachthesub-microsecond.Keywords:IEEE1588;clockSynchronization;DP83640:S3C6410A引言随着分布式系统的飞速发展，越来越多的领域需要使用精确的时钟同步服务。时钟同步是分布式系统核心技术z—,其目的是维护一个全局一致的物理或逻辑时钟，使得系统内各个

5、节点中与时间有关的信息、事件及行为有全局一致的解释。为了解决吋钟同步能力不足的问题，NTP(networktimeprotocol)一直用于以太网各分布节点的吋钟同步，使用NTP协议可以使同步精度达到10ms[l],而SNTP(simplenetworktimeprotocol)可以使网络时钟节点的同步精度达到儿个毫秒级[2],虽然这两种协议提高了网络设备Z间的定时同步能力，但是仍然不能满足网络通信和测量仪器所需的准确度。为此,IEEE1588协议应运而生，IEEE1588协议的全称是“网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准”(Preci

6、sionclocksynchronizationprotocolfornetworkedmeasurementandcontrolsystems),也可简称为PTP(PrecisionTimeProtocol)[3]。IEEE1588精确时钟协议是当前分布式测试系统中时钟同步研究的热点。该协议具有实现简单、占用网络带宽小和对系统资源要求低等优点，从而成为最有发展前途的局域网吋钟同步协议。本文在硬件的帮助下，采用IEEE1588精确时钟协议可以使吋钟同步精度达到次微秒级，为工厂自动化、测试和测量以及通信等领域需要高精度吋钟同步的应用提供了一种

7、有效的解决方案。1IEEE1588精密时钟同步的基本原理IEEE1588协议由一个精确的主吋钟周期性地对网络中所有从吋钟进行校止。同步的过程中包含从时钟偏移量的修止和传输时延的修正，需要用到四种报文[3]：(1)同步报文Sync；(2)跟随报文Follow_Up；(3)延时请求Delay.Req报文；(4)延时回应报文Delay_RespoIEEE1588协议原理如图1所示。主吋钟周期性地向网络上广播发送同步Sync报文(可不携带报文离开主时钟的时间戳)，与此同吋,主吋钟监视上述同步报文实际发送的吋间T1作为同步报文的精确吋间戳，并在随后的

8、FollowUp报文中携带T1。网络中的所有其它从吋钟在收到Sync同步报文后，首先记下报文的精确到达吋间T2,然后接收到FollowUp报文，从FollowUp报文中取出时间戳