本文提出了一種利用IEEE1588標準實現(xiàn)時鐘同步的設(shè)計方案,該方案可以給通過以太網(wǎng)通信的分布式控制系統(tǒng)實現(xiàn)對時。能夠解決以太網(wǎng)實時性不高的問題。本文通過與傳統(tǒng)對時方法的比較,介紹了IEEE1588標準實現(xiàn)高精度對時的優(yōu)勢。設(shè)計了一種高精度的時鐘同步服務(wù)器系統(tǒng),經(jīng)測試,此系統(tǒng)的對時精度能夠達到百納秒的預(yù)期。首先,論文闡述了IEEE1588標準的關(guān)鍵技術(shù),包括數(shù)據(jù)類型,時鐘同步模型,PTP報文類型,時鐘同步的機制以及時鐘校正的計算方法。然后通過研究選用飛思卡爾最新推出的基于ARM Cortex-M4內(nèi)核的微處理器K60為主控制器,外加DP83640PHY芯片來實現(xiàn)IEEE1588的硬件基礎(chǔ)。同時選用飛思卡爾公司推出的嵌入式實時系統(tǒng)MQX來管理各個任務(wù),進行資源的分配。MQX自帶的協(xié)議棧RTCS為服務(wù)器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信提供了基礎(chǔ),然后詳細介紹了系統(tǒng)軟件的設(shè)計,包括GPS時間信息報文的接收和解析,同步實現(xiàn)過程報文收發(fā)函數(shù)的編寫等。本文的最后對所作的設(shè)計進行了測試和總結(jié),首先利用Wireshark網(wǎng)絡(luò)抓包工具抓取通信報文,分析同步過程通信數(shù)據(jù)的正確性,然后分析主從時鐘的同步精度,結(jié)果表明：時鐘同步... 

【文章來源】：安徽理工大學安徽省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 課題背景
    1.3 研究現(xiàn)狀
    1.4 論文的主要內(nèi)容
第二章 IEEE1588標準簡介
    2.1 PTP協(xié)議簡介
    2.2 PTP系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)類型
        2.2.1 原始數(shù)據(jù)類型
        2.2.2 派生數(shù)據(jù)類型規(guī)范
    2.3 時鐘同步模型
        2.3.1 協(xié)議實施的方法
        2.3.2 PTP報文類型
        2.3.3 PTP設(shè)備類型
    2.4 PTP時鐘同步機制
        2.4.1 建立一個主從架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)
        2.4.2 時鐘的校正方法
    2.5 BMC算法
    2.6 本章小結(jié)
第三章 時間同步服務(wù)器系統(tǒng)硬件設(shè)計
    3.1 硬件方案簡介
    3.2 硬件電路設(shè)計介紹
        3.2.1 電源電路設(shè)計
        3.2.2 晶振電路設(shè)計
        3.2.3 復(fù)位電路設(shè)計
        3.2.4 串口電路設(shè)計
        3.2.5 網(wǎng)絡(luò)接口電路設(shè)計
    3.3 DP83640的電路設(shè)計
        3.3.1 DP83640簡介
        3.3.2 DP83640對IEEE 1588支持的關(guān)鍵技術(shù)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 MQX操作系統(tǒng)和RTCS協(xié)議棧移植
    4.1 MQX操作系統(tǒng)簡介
    4.2 MQX操作系統(tǒng)移植
        4.2.1 MQX操作系統(tǒng)的安裝
        4.2.2 初始化MQX
        4.2.3 任務(wù)模板列表
        4.2.4 任務(wù)的創(chuàng)建
    4.3 RTCS網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的移植
        4.3.1 建立RTCS
        4.3.2 初始化設(shè)備接口
        4.3.3 建立并使用UDP套接字
    4.4 本章小結(jié)
第五章 時間同步服務(wù)器軟件設(shè)計
    5.1 系統(tǒng)軟件各模塊的設(shè)計與實現(xiàn)
        5.1.1 時間信息的解碼
        5.1.2 GPS模塊介紹
    5.2 IEEE 1588時間同步程序設(shè)計
        5.2.1 PTP標準的報文格式
        5.2.2 時鐘報文發(fā)送函數(shù)設(shè)計
    5.3 本章小結(jié)
第六章 同步精度的測試
    6.1 網(wǎng)絡(luò)報文的測試
    6.2 主時鐘和從時鐘時間值的比較
    6.3 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻
附錄
致謝
作者簡介及讀研期間主要科研成果


【參考文獻】：
期刊論文
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[3]基于NTP的網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)系統(tǒng)的研究[J]. 宋妍,朱爽.  計算機工程與應(yīng)用. 2003(36)
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碩士論文
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[5]基于硬件構(gòu)件的嵌入式底層軟件開發(fā)方法研究及其應(yīng)用[D]. 薦紅梅.蘇州大學 2008
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[7]嵌入式NTP網(wǎng)絡(luò)時鐘源的研究與開發(fā)[D]. 魯美連.華中科技大學 2007
[8]基于GPS的電力系統(tǒng)同步時間服務(wù)系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D]. 張鵬.華中科技大學 2005



本文編號：3253029