分布式系統(tǒng)高精度時鐘同步的研究與實現(xiàn).pdf

1、在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，越來越多的測量和控制系統(tǒng)都需要建立在分布式網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境中。為保證分布式系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)的時效性，要求系統(tǒng)各通信節(jié)點內(nèi)數(shù)據(jù)的獲取、傳輸和處理都能在一個統(tǒng)一的時間基準下進行。為了能夠在系統(tǒng)內(nèi)的各節(jié)點之間獲取一個全局一致的時鐘，需要用到時鐘同步技術(shù)。IEEE1588v2協(xié)議為高精度時鐘同步的實現(xiàn)提供了很好的解決方案。其實現(xiàn)主要是通過在主從時鐘之間交換攜帶有時間戳的消息包，進而根據(jù)這些時間戳來計算主從時鐘的偏差值，并調(diào)整本地實

2、時時鐘的時間，來達到主從時鐘之間的同步的。時間戳的獲取方式即可以通過軟件來實現(xiàn)，也可以通過專門的底層硬件設(shè)備來實現(xiàn)。本文的主要工作包括以下三點：
　　1）詳細介紹了IEEE1588v2時鐘同步協(xié)議的基本原理、協(xié)議規(guī)范、實現(xiàn)方式，以及其中涉及到的關(guān)鍵技術(shù)。
　　2）對影響時鐘同步精度的因素進行了深入的分析，并指出時鐘頻率的穩(wěn)定性、協(xié)議棧傳輸延時的隨機性以及時鐘時間值表示的精確性等是影響時鐘同步精度的關(guān)鍵因素。針對嵌入式軟件實現(xiàn)

3、IEEE1588v2協(xié)議的特點及要求，本文提出了自適應(yīng)指數(shù)平滑算法。該算法能夠消除時鐘偏差的測量噪聲，并實現(xiàn)對時鐘頻率漂移的補償。另外，基于余量補償法實現(xiàn)了對時鐘的高精度建模，以便獲得高精度的時鐘值。
　　3）在實驗室項目通信控制器上設(shè)計實現(xiàn)了基于自適應(yīng)指數(shù)平滑算法、高精度時鐘模型和IEEE1588v2協(xié)議的時鐘同步方案，并驗證了相關(guān)改進措施的有效性。同時詳細講解了通信控制器為實現(xiàn)時鐘的高精度同步而對網(wǎng)絡(luò)通信、硬件電路以及軟件調(diào)度