lxi精密时钟同步技术及接口研究与设计

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1、LXI精密时钟同步技术及接口研究与设计摘要21世纪以来，伴随着电子技术、计算机技术和网络技术的迅猛发展，测量仪器行业也取得可喜的进步。众所周知，系统测试总线是测量仪器行业发展的主要标志，基于以太网的新一代仪器测试总线LXI集众多仪器总线的优点于一体，有着广阔的发展前景和竞争潜力，是测量仪器领域一个新的发展方向。时钟同步技术是LXI总线的一个关键技术，尤其是随着分布式系统的广泛应用，系统对高精度时钟同步的要求越来越高，在测量和通信等领域中已经对时钟同步提出了微秒级要求。为了满足对时钟同步的高精度要求，本文首先介绍时钟同步的基本概念及发展情况，然后介绍了实现时钟同步的IEEEl588协议，IEE

2、El588精确时钟同步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。在详细分析IEEEl588精确时钟同步协议原理的基础上，提出了时钟同步的纯软件和基于硬件辅助的设计方式。然后搭建了在ARMll微处理器$3C6410上采用pC／OS．II实时操作系统的测试平台，并详细设计了时钟电路、以太网接口电路、存储器接口电路、串行接口电路、电源与复位电路、JTAG接口电路等。在该平台下，采用纯软件的时钟同步方式只能达到亚毫秒级，主要原因是IEEEl588时钟同步报文在主时钟和从时钟之间传输过程中，存在操作系统和通讯协议栈的延时和抖动。所以本文重

3、点阐述了基于半导体芯片的DP83640硬件辅助设计，硬件辅助设计是在以太网物理层和MAC层之间的介质无关接口MII(MediaIndependentInterface)处检测IEEEl588时钟同步报文，并进行精确的时间标记，这样可以消除操作系统和通讯协议栈的延时和抖动。经过测试，基于半导体芯片DP83640硬件辅助设计可以使时钟同步精度达到亚微秒级，完全满足了测量和通信等领域对时钟同步精度的要求。本文最后分析了影响IEEEl588时钟同步的因素，并提出改进措施，同时也对IEEEl588时钟同步提出了总结和展望。关键词：LXI总线；时钟同步；IEEEl588；微处理器$3C6410Study

4、andDesignfortheLXIPrecisionClockSynchronizationTechnologyandInterfaceABSTRACTSince21啦century,along晰t11therapiddevelopmentofelectronictechnology,computertechnologyandnetworktechnology,theindustryofthemeasuringinstnmaentshasalsomadeanencouragingprogress．Asweallknow,thesystemtestingbusisthemainsymbolo

5、fthedevelopmentoftheindustryofthemeasuringinstruments，LXI—anewgenerationofinstrumenttestingbusbasedonEthernet-focusanumberofadvantagesoftheinstrumentsbus．Thus，ithasabroaddevelopmentprospectandcompetitivepotential，andwillbecomeanewdirectionofthefieldsofthemeasuringinstruments．Theclocksynchronization

6、technologyisakeytechnologyoftheLXIbus．Especiallywiththeextensiveapplicationofdistributedsystems，thedemandofhigh—precisionclocksynchronizationsystemisincreasing．InthefieldsofmeasurementsandcommunicationsandSOon．ithasdeliveredamicrosecondlevelrequirementsfortheclocksynchronization．Inordertomeetthehig

7、h-precisionclocksynchronizationrequirements，thispaperfirstintroducesthebasicconceptofclocksynchronizationandthestatusofdevelopment，andthenintroducestheIEEEl588clocksynchronizationprotoc01．IEEE1588precisionc