基于FPGA的IEEE1588時鐘同步系統(tǒng)的實現(xiàn).pdf

1、近幾年國家電網(wǎng)大力建設(shè)堅強智能電網(wǎng)，作為其構(gòu)成基礎(chǔ)的智能變電站的作用也變得越來越重要。由于智能電網(wǎng)具有分布式的結(jié)構(gòu)特點，需要自上而下保持動作的一致性和準(zhǔn)確性，因此要求系統(tǒng)內(nèi)的智能變電站以及變電站中的設(shè)備運行需要在統(tǒng)一的時間基準(zhǔn)之下。雖然現(xiàn)有的時鐘同步技術(shù)很多，但都不能在保證可靠運行和節(jié)約成本的前提下提高智能變電站的對時精度。IEEE1588精確時間同步協(xié)議的提出為智能變電站提供了一種全新的時鐘同步解決方案，依靠站中已存的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)可使

2、全站實現(xiàn)亞微秒級同步精度。
　　論文依據(jù)IEEE1588精確時間協(xié)議，設(shè)計了一套基于FPGA+DM9000+DP83640的時鐘同步系統(tǒng)，用于解決智能變電站的同步問題。該系統(tǒng)既可以為主時鐘同步其它從時鐘，也可以為從時鐘與主時鐘同步。
　　論文首先介紹IEEE1588協(xié)議的同步機制和相關(guān)原理，對主要的時鐘同步模型、PTP時鐘屬性、PTP報文及數(shù)據(jù)集作了相關(guān)闡述，在此基礎(chǔ)上，確定時鐘同步系統(tǒng)的整體框架。在硬件部分采用FPGA作為

3、主控芯片完成相關(guān)程序和狀態(tài)機的維護;采用DM9000作為以太網(wǎng)控制器;采用DP83640作為物理層芯片使MⅡ接口獨立，完成時間戳信息的加蓋和獲取;設(shè)計GPS模塊保證系統(tǒng)作為主時鐘的精確性和可靠性。軟件部分設(shè)計了PTP時鐘狀態(tài)機和最佳主時鐘算法，用于本地時鐘自主選擇其在PTP系統(tǒng)內(nèi)的主時鐘，保證PTP系統(tǒng)的穩(wěn)定運行;設(shè)計了報文處理程序，用于正確收發(fā)報文;設(shè)計了本地時鐘調(diào)節(jié)程序，當(dāng)本地時鐘為從時鐘時，通過偏移量調(diào)節(jié)和頻率調(diào)節(jié)算法，完成與主時