[发明专利]通用全硬件一步式1588的时钟同步装置及方法

说明书

一种通用全硬件一步式1588的时钟同步装置及方法，其装置包括组帧模块，MAC发送控制模块，MAC接收控制模块，解析模块，时间戳生成模块，先入先出队列时间戳FIFO模块，本地时钟模块，偏差计算模块和时间戳插入模块。本发明方法的步骤为：记录时间戳信息，识别同步报文，存入时间戳信息，识别同步广播报文Sync，插入时间戳信息，计算主从时钟时间偏差，校正从时钟时间。本发明采用纯硬件一步式的同步方法，利用数据链路层MAC与物理层PHY间的精简吉比特介质独立接口RGMII处数据有效信号ctrl，采集精确时间戳信息，提高了系统的通用性与同步精度。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及以太网技术领域中的一种通用全硬件一步式的基于网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准IEEE 1588(Precision ClockSynchronization Protocol)的时钟同步装置及方法。本发明按照网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准IEEE 1588(Precision Clock Synchronization Protocol)对网络设备进行时钟校准，使得基于以太网的分布式系统达到精确同步，保障以太网环境中网络设备间的实时性通信。

背景技术

目前，随着以太网技术的快速发展，现代工业对时钟同步精度要求越来越高。由于现有的时钟同步方式都存在局限性，实现高精度、高可靠性、低成本的对时方式受到广泛关注。IEEE 1588标准，又称精确时间协议(Precision Time Protocol，通常简写为PTP)，是一种基于以太网的较为精确的时钟同步解决方案，其功能为使分布式网络中的其他时钟与最精确时钟保持时钟同步，用于对标准以太网或其他采用多播技术的分布式总线系统中的传感器、执行器以及其他终端设备中的时钟进行时钟同步。

中兴通讯股份有限公司在其申请的专利文献“IEEE 1588时间同步系统及其实现方法”(申请号：200810187676.0，公开号：CN101447861A)中公开了一种时间同步装置和时间同步方法。其装置包括交换机(Switch)模块、物理芯片(PHY)模块、CPU管理模块、实时时钟(RTC)模块、时间戳处理模块。所述Switch模块，用于将来自多个PHY模块端口的IEEE1588时间戳消息过滤后，送到时间戳处理模块；所述PHY模块，用于识别所述IEEE 1588消息，并向所述时间戳处理模块提供时间戳消息接收指示信号及时间戳消息发送指示信号；所述CPU模块，用于管理所述时间同步系统；所述RTC模块，用于提供本地时钟，根据接收到同步时钟来动态校准RTC；所述时间戳处理模块，用于实现对IEEE 1588时间戳消息的解析，获得同步时间，以校正RTC本地实时时钟；还用于产生IEEE 1588消息，并向其他设备发送。该装置存在的不足之处是，PHY模块完成识别IEEE 1588消息并且给出消息发送、接收指示信号的功能，需要使用支持IEEE1588协议的专用PHY芯片，虽然同步精度大大提高，但该芯片会导致同步平台具有较差的通用性与移植性。

浙江大学在其申请的专利文献“一种基于IEEE 1588协议的高精度实时同步方法”(申请号：200810059859.4，公开号：CN101232457A)中公开了一种时间同步方法。该时间同步方法实施步骤是：第一，主时钟广播发送Sync消息至从时钟，并记录Sync消息发送点；第二，从时钟接收Sync消息，并记录Sync消息接收时间点；第三，主时钟把上一个Sync消息的发送时间点信息放入FollowUp消息，并发送给从时钟；第四，从时钟发送DelayReq消息给主时钟，同时记录DelayReq消息的发送时间点；第五，主时钟接收Delay_Req消息，并将该消息达到时间点放入DelayResp消息，发送给从时钟，每实施一次即完成一次同步过程。该方法存在的不足之处是，每次同步过程中，主节点都需要发送一个跟随消息(FollowUp)，该跟随消息中包含发送同步消息Sync时的精确时间戳信息，增加了网络的通信量。