[发明专利]一种工业以太网时钟同步方法及系统

摘要

本发明公开了一种工业以太网时钟同步方法及系统，其系统包括本地时钟模块、物理层芯片模块、漂移补偿模块和偏移补偿模块；其方法基于该系统，首先根据参考时钟、累加片内延时、本地时间戳，结合预设的自动漂移因子N，获得漂移补偿的“补偿周期”和“漂移极性”，根据补偿极性和补偿周期调整时钟计数，完成漂移补偿；然后根据参考时钟、本地时间戳、累加片内延时，以及预设的自动偏移因子M和帧传输线延时，获取偏移补偿值，从站在下次本地时间计数时加上所述偏移补偿值，完成偏移补偿，完成漂移补偿和偏移补偿达到时钟同步的目的；两种补偿结合进行时钟同步对网络线上资源的消耗远小于EtherCAT时钟同步所消耗的线上资源；并且提高了时钟同步的精度。

主权项

1.一种工业以太网时钟同步方法,其特征在于，具体包括如下步骤：(1)根据从站端口接收的数据帧以及本地晶振时钟，获取从站本地时间戳、数据帧中的“累加片内延时”、参考时钟和数据帧抵达端口时的端口时间戳；(2)判断是否采用自动漂移补偿，若是，则进入步骤(3)，若否，则进入步骤(4)；(3)根据所述参考时钟、累加片内延时、本地时间戳，结合预设的自动漂移因子N，获取间隔了N秒的两个数据帧的参考时钟时间差、本地时钟时间差和累加片内延迟时间差，并据此获得漂移补偿的“补偿周期”和“漂移极性”，进入步骤(5)；(4)获取用户输入的补偿极性和补偿周期，进入步骤(5)；(5)从站在本地时钟计数时，根据补偿极性和补偿周期调整时钟计数，完成漂移补偿，进入步骤(6)；(6)判断是否采用自动偏移补偿，若是，则进入步骤(7)，若否，则进入步骤(8)；(7)根据所述参考时钟、本地时间戳、累加片内延时，以及预设的自动偏移因子M和帧传输线延时，获取偏移补偿值；(8)获取用户输入的偏移补偿值，进入步骤(9)；(9)从站在下次本地时间计数时加上所述偏移补偿值，完成偏移补偿；(10)根据所述数据帧抵达从站端口时的端口时间戳，结合数据帧从端口发送时的晶振计数值，获得从站片内延时，并将所述从站片内延时与数据帧经过的所有从站的片内延时进行累加，获得“累加片内延时”；并将所述“累加片内延时”写入到数据帧；获取所述漂移补偿周期与漂移补偿极性的方法具体如下：(3.1)从开启补偿的数据帧获取参考时钟时间戳、累加片内延时、以及本地时间戳；其中，开启补偿的数据帧是指带有时钟同步命令的第一个数据帧；(3.2)根据自动漂移因子N，取延时N秒后从站接收到的第一帧，根据其帧结构以及本地时钟获得参考时钟时间戳、累加片内延时和本地时间戳；(3.3)将上述两个参考时钟时间戳相减，获得参考时钟时间差RD；将上述两个本地时间戳相减，获得本地时钟时间差LD；将两个累加片内延时相减，获得片内延时差DD；漂移补偿周期Drift Value＝(RD)/(LD–RD–DD)；漂移补偿极性根据(LD–RD–DD)的正负确定，(LD–RD–DD)的值为正时，漂移补偿极性为负，(LD–RD–DD)的值为负时，漂移补偿极性为正；获取所述偏移补偿值的方法，具体如下：(7.1)由主站发出用于偏移补偿的2M个数据帧；(7.2)获取所述2M个数据帧对应的参考时钟时间戳RefTime、累加片内延时Delay片内和本地时间戳LocalTime；结合系统初始化时获得的帧传输线延时Delay传输，获取各数据帧的时间偏移Offset＝RefTime+Delay片内+Delay传输–LocalTime；(7.3)将各数据帧的时间偏移作为纵坐标，对应的数据帧的序号作为横坐标，形成偏移曲线；将该偏移曲线按数据帧的数量平均分为两段，获取两段曲线的时间偏移量平均值t₁和t₂；偏移补偿值为