[发明专利]一种基于CPCI总线的高精度时钟同步方法及其系统

权利要求书

1.一种利用基于CPCI总线的高精度时钟同步系统实现的基于CPCI总线的高精 度时钟同步方法，该方法基于IEEE 1588协议为工控系统提供若干路高精度的时钟同 步信号，其中，该基于CPCI总线的高精度时钟同步系统用基于IEEE 1588协议的高 精度时钟同步方法为工控系统提供精准同步时钟，包含时钟芯片，该系统还包含FPGA 芯片，该芯片包含如下模块：

IEEE 1588包识别和处理模块：用于通过GMII接口，从含有IEEE1588时钟同 步信号的网络信号中检测并识别IEEE 1588时钟同步信号从中抽取IEEE1588时钟同 步信号的报文；

IEEE 1588控制模块：接受抽取的IEEE1588时钟同步信号的报文，用于对包括 同步请求、延迟请求、路径延迟请求和路径延迟响应的事件消息进行时间戳分析和 标记；

IEEE 1588时钟/时钟调整模块：用于对工控系统的时钟同步信号进行调整，通 过比较时钟芯片输入的基准的参考时钟同步信号与IEEE 1588控制模块处理得到的 IEEE1588时钟同步信号得到两个时钟同步信号的偏差值，进而利用该偏差值调整原 始时钟同步信号，从而得到精确的时钟同步信号；

IEEE 1588协议模块：该模块完全封装于FPGA芯片的IP软核内，用于封装精 确的时钟同步信号的标准时间戳，为IEEE 1588时钟/时钟调整模块提供IEEE 1588 输出时钟，为此能提供若干路独立于具体硬件的时钟输出；

内置软集线器：实现物理子层的数据转发和控制功能；

其中，所述的IEEE 1588时钟/时钟调整模块连接时钟芯片，该时钟芯片输入基 准的参考时钟同步信号；

所述的基于CPCI总线的高精度时钟同步系统通过CPCI总线和若干时钟接口为 工控系统的CPU及CPCI

装置提供时钟同步信号；

所述的基于CPCI总线的高精度时钟同步系统通过CPCI插槽和网口接入工控系 统，提取参考时钟同步信号；

所述的方法包含如下步骤：

10）通过对物理层的电平信号进行监测，判断是否为IEEE 1588时钟同步信号， 如果是IEEE 1588时钟同步信号的报文则触发IEEE 1588的处理机制；

20）FPGA芯片对接收的IEEE 1588时钟同步信号的报文，进行IEEE 1588时钟 同步信号的报文处理和控制，并调整输出的IEEE 1588时钟同步信号；

30）将输出的IEEE1588时钟同步信号提供给工控系统的CPU和若干的CPCI 装置；

所述IEEE1588时钟同步信号的报文处理和控制，其中IEEE1588时钟同步信号 分为时钟计数器和时钟偏移值两部分，通过修改时钟偏移寄存器的值进而改变时钟 偏移值来实现对IEEE1588时钟同步信号的调整，所述IEEE1588时钟同步信号的报 文处理和控制的方法具体包含以下步骤：

11）FPGA芯片检测到IEEE1588时钟同步信号，解码后转换成IEEE1588时钟同 步信号的报文，对该报文的类型进行识别，根据识别结果进行相应的报文处理；

21）如果是同步请求或者路径延迟请求报文，则直接标记这类报文发送或接收 的时间；如果是延迟请求或者路径延迟响应报文，则解码报文并读取其中的时间戳 信息，得到延迟请求或者路径延迟响应报文在远端网络中的发送或接收时间；

31）通过上述步骤所述的四类报文本地标记和远端发送的时间信息，计算本地 时钟与网络时钟的偏移值，根据这个偏移值修订时钟偏移寄存器的值，完成对 IEEE1588时钟同步信号的调整。