本文關(guān)鍵詞：基于Linux的網(wǎng)絡(luò)時間同步系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

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【摘要】：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,我國電力事業(yè)扮演著越來越重要的角色,供電系統(tǒng)的規(guī)模逐漸擴大。在大型供電系統(tǒng)中,電網(wǎng)運行狀態(tài)瞬息萬變,發(fā)生故障時需要一個準確的時間基準,以方便維護人員進行分析。而且近些年智能電網(wǎng)的發(fā)展對電網(wǎng)中的時間同步提出了更高的要求�；贜TP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)時間同步系統(tǒng)可以很好地解決電網(wǎng)的高精度對時和故障分析問題。本文在廣泛調(diào)研研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,綜合NTP協(xié)議對時和衛(wèi)星授時的基本工作原理,根據(jù)其設(shè)計要求,結(jié)合電力系統(tǒng)時間同步系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)范,秉承模塊化結(jié)構(gòu)化的設(shè)計理念,設(shè)計了一套適用于電力系統(tǒng)的基于Linux的網(wǎng)絡(luò)時間同步系統(tǒng)。該系統(tǒng)支持網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議,具備衛(wèi)星導(dǎo)航報文和網(wǎng)絡(luò)報文的處理能力,支持E2E和P2P兩種網(wǎng)絡(luò)連接。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計,各個模塊協(xié)同工作,保證了系統(tǒng)工作運行時的穩(wěn)定性與可靠性。本文從硬件和軟件兩個方面進行了詳細的描述。在硬件方面,本文設(shè)計的系統(tǒng)包括衛(wèi)星時間接收模塊、NTP核心實現(xiàn)模塊和網(wǎng)絡(luò)時間輸出模塊三個部分。其中衛(wèi)星時間接收模塊采用GPS/北斗衛(wèi)星接收機；NTP核心實現(xiàn)模塊采用ARM與CPLD組合的形式；網(wǎng)絡(luò)時間輸出模塊采用NTP專用網(wǎng)絡(luò)芯片。系統(tǒng)通過GPS/北斗衛(wèi)星接收機采集衛(wèi)星報文,經(jīng)過高性能處理器ARM的統(tǒng)一調(diào)度和CPLD的專業(yè)化處理,使解析出的系統(tǒng)時間達到較高精度。另外,本文設(shè)計了完善的外圍接口電路,用來給系統(tǒng)提供驅(qū)動支持和保護工作,并通過高精度的溫補晶振設(shè)計方案提供自守時功能。在軟件方面,考慮到Linux系統(tǒng)完全開源并完美支持的NTP協(xié)議的優(yōu)點,采用在ARM處理器中嵌入Linux系統(tǒng)的方案。本文首先基于Linux系統(tǒng)的特性和移植方法進行了嵌入式系統(tǒng)的移植,包括U-Boot、內(nèi)核和根文件系統(tǒng)的移植過程；其次,對于硬件組成中的模塊進行相應(yīng)的程序設(shè)計,具體包括NTP協(xié)議實現(xiàn)模塊、BOA服務(wù)器模塊、網(wǎng)絡(luò)和串口通信模塊等軟件的具體實現(xiàn)方法；最后,本文設(shè)計軟件看門狗模塊以保證系統(tǒng)的安全可靠運行。大量的實驗和測試數(shù)據(jù)表明,本文設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)時間同步系統(tǒng)具有對時精度高、實用性強、可靠性好等優(yōu)點,滿足了電力系統(tǒng)對于NTP同步時鐘的要求,具有很好的推廣應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：NTP協(xié)議 時間同步 電力系統(tǒng) 軟硬件設(shè)計
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM76;TP316.81
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 課題的研究背景及意義12-13
• 1.2 電網(wǎng)對時系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 課題的來源15
• 1.4 論文主要內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)15-18
• 第二章 NTP協(xié)議對時及衛(wèi)星授時原理簡介18-28
• 2.1 NTP協(xié)議介紹18-19
• 2.2 NTP協(xié)議基本原理19-22
• 2.2.1 NTP協(xié)議的對時原理19-21
• 2.2.2 NTP的對時算法21-22
• 2.3 NTP協(xié)議誤差分析22-23
• 2.4 衛(wèi)星授時原理簡介23-27
• 2.4.1 GPS定位與授時23-25
• 2.4.2 北斗衛(wèi)星授時原理簡介25-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第三章 網(wǎng)絡(luò)時間同步系統(tǒng)整體設(shè)計28-32
• 3.1 系統(tǒng)概述28-29
• 3.2 系統(tǒng)工作流程介紹29-30
• 3.3 本章小結(jié)30-32
• 第四章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計32-44
• 4.1 GPS/北斗時間接收處理模塊原理與硬件設(shè)計32-35
• 4.2 電源模塊電路設(shè)計35-36
• 4.3 NTP協(xié)議實現(xiàn)模塊硬件電路設(shè)計36-42
• 4.3.1 核心處理芯片簡介37-38
• 4.3.2 電源電路簡介38-39
• 4.3.3 時鐘電路簡介39
• 4.3.4 復(fù)位電路簡介39-40
• 4.3.5 NORFLASH接口電路簡介40-41
• 4.3.6 SDRAM電路簡介41-42
• 4.4 精確時間輸出模塊設(shè)計42-43
• 4.5 本章小結(jié)43-44
• 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計44-60
• 5.1 嵌入式Linux系統(tǒng)介紹44-45
• 5.2 嵌入式Linux系統(tǒng)移植45-47
• 5.2.1 BootLoader移植45-46
• 5.2.2 Linux內(nèi)核移植46
• 5.2.3 根文件系統(tǒng)制作46-47
• 5.3 系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)方案簡介47-48
• 5.4 串口通信程序?qū)崿F(xiàn)48-50
• 5.5 NTP協(xié)議實現(xiàn)模塊程序設(shè)計50-53
• 5.6 NTP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計53-55
• 5.6.1 NTP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理初始化53
• 5.6.2 NTP網(wǎng)絡(luò)報文處理53-55
• 5.7 看門狗監(jiān)控程序設(shè)計55-56
• 5.8 BOA服務(wù)器模塊設(shè)計56-58
• 5.9 本章小結(jié)58-60
• 第六章 系統(tǒng)測試與分析60-66
• 6.1 系統(tǒng)測試平臺搭建60-61
• 6.2 BOA服務(wù)器使用測試61-62
• 6.3 NTP授時精度測試62-65
• 6.3.1 客戶端與服務(wù)器直連測試63-64
• 6.3.2 接入交換機進行測試64-65
• 6.4 本章小結(jié)65-66
• 第七章 總結(jié)與展望66-68
• 7.1 本文主要工作66-67
• 7.2 下一步工作展望67-68
• 參考文獻68-72
• 致謝72-73
• 附件73

【參考文獻】

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 林濤;基于精確時鐘協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)運動控制系統(tǒng)的研究[D];河北工業(yè)大學;2007年

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本文編號：1055639