[发明专利]一种基于IEEE 1588协议的主从时钟对时的时间补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及精准时钟同步技术，针对特定硬件的平台，实现IEEE 1588精准时钟协议，尤其涉及主从时钟的时间同步。 

背景技术

精确时钟同步协议能够为网络中的各节点提供时钟同步。IEEE 1588最先在国外获得应用，现在已经有多家公司（IXXAT，NI，FREESCALE）研发出的，基于该协议的主时钟和客户端,罗杰康（RUGGEDCOM）已经制作出了基于该协议的交换机（边界时钟，和透明时钟）。 

IEEE 1588协议自从第一版于2002年提出以来，国内也进行了很多研究已经有了很多种实现方式，有纯软件实现，也有FPGA实现的。纯软件实现精度不高，一般只能达到NTP（网络时间协议NTP)的毫秒级精度。因为时间戳是由操作系统软件得到的，而由于软件无法精确到亚微秒级别的准确性，所以没有办法保证得到比较高的精度，而FPGA的开发成本则相对较高。 

本发明方法提出了基于IEEE 1588-2008协议精确到亚微秒级别的方法，尤其是基于DP83640芯片的一种实现方式，使用了该网络芯片后，时间戳可以直接从硬件读取,因此可以达到亚微秒级的精度。同时，利用芯片实现对精度需求最高的时间戳记录方式，而其他对精度要求不高的部分则可以通过软件来实现，使开发成本最优化。 

在标准的IEEE 1588协议中，当主从时钟的时间偏差小于1秒时，会通过调整系统时钟的频率实现主从时钟的对时。但是该方法只能改变系统时钟的频率，并不能调整硬件时钟的晶振频率。而且调整系统时钟频率的算法调整时钟频率的速率比较慢，不能快速的调整主从时钟的时间差，本发明提出了一种新的算法，能够快速的调整硬件时钟的晶振频率。 

发明内容

本发明解决的技术问题是：如何快速的调整硬件时钟的晶振频率实现IEEE 1588协议主从时钟更精准对时。尤其是基于精确时间协议收发器DP83640芯片实现本发明的方法。本发明提出了一种新的算法，能够快速的调整硬件时钟的晶振频率。而且调整系统时钟频率的算法调整时钟频率的速率快，且能快速的调整主从时钟的时间差。 

本发明技术方案是：基于IEEE 1588协议的主从时钟对时的时间补偿方法，其特征是包含以下步骤： 

A.初始化与晶振频率相关的时间数据，从时钟接收同步报文：从时钟上次同步 报文的接收时间初始化为0，从时钟记录本次同步报文的接收时间，初始化从时钟接收同步报文的的平均周期P₁为0，本次从时钟接收同步报文的周期的值为本次同步报文的接收时间与其上次同步报文的接收时间之差；初始化时主从时钟的平均偏移时间为0，本次主从时钟的偏移时间通过IEEE 1588协议计算出； 

B.从时钟接收同步报文的的平均周期的计算：从时钟接收同步报文的周期值为本次从时钟接收同步同步报文的接收时间与其上次同步报文的接收时间之差，将从时钟接收同步报文的的平均周期与本次从时钟接收同步报文的周期的值之差的绝对值和给定的阈值比较，如果超过该阈值，则转到步骤F；否则，分别给定从时钟接收同步报文的的平均周期和本次从时钟接收同步报文的周期一个权重，重新计算从时钟接收同步报文的平均周期； 

C.主从时钟的平均偏移时间的计算：将主从时钟的平均偏移时间与本次主从时钟的偏移时间之差的绝对值和给定的阈值比较，如果超过超过该阈值，则转到步骤F；否则，分别给定主从时钟的平均偏移时间和本次主从时钟的偏移时间一个权重，重新计算主从时钟的平均偏移时间T₁； 

D.从时钟的晶振频率的计算：通过当前的从时钟晶振频率和从时钟接收同步报文的的平均周期与主从时钟的平均偏移时间的比值计算并修改调整后的从时钟的晶振频率F₂； 

E.重置参数：重置从时钟接收同步报文的的平均周期和主从时钟的平均偏移时间T₁为0 

F.循环操作：从时钟每次接收到同步报文重复B到F。 

2、根据权利要求1所述的基于IEEE 1588协议的主从时钟对时的时间补偿方法，其特征是步骤C中重新计算从时钟接收同步报文的的平均周期的方法是：同时考虑从时钟接收同步报文的平均周期P₁和主从时钟的平均偏移时间T₁以及当前从时钟硬件的晶振频率F₁，然后应用公式（1）来计算出新的从时钟硬件s从时钟的晶振频率F₂。