本文關(guān)鍵詞：基于IEEE1588協(xié)議的航電以太網(wǎng)時鐘同步系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著航電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展,航電以太網(wǎng)TTEthernet技術(shù)的研究和應(yīng)用備受關(guān)注。TTEthernet是基于以太網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù),以建立統(tǒng)一、高精度的以太網(wǎng)時鐘同步系統(tǒng)為基礎(chǔ),來解決航電系統(tǒng)中儀器設(shè)備之間的同步問題。在此背景下,論文設(shè)計并實現(xiàn)了基于IEEE 1588協(xié)議(PTP)的以太網(wǎng)時鐘同步系統(tǒng)原型。論文的研究內(nèi)容包括以下幾方面：(1)基于IEEE 1588協(xié)議的時鐘同步誤差分析與補償。通過深入研究IEEE 1588協(xié)議定義的時鐘模型、報文類型及時鐘同步原理,分析了影響時鐘同步精度的因素,并提出了基于IEEE 1588協(xié)議的時鐘同步誤差補償方法,包括PTP報文時間戳誤差補償、交換設(shè)備時延測量和從時鐘調(diào)節(jié)策略等,該方法可有效提高時鐘同步精度。(2)基于IEEE 1588協(xié)議的PTP時鐘節(jié)點設(shè)計與實現(xiàn)。PTP時鐘節(jié)點是以太網(wǎng)時鐘同步系統(tǒng)的核心組成部分,以C語言編寫的開源PTPd代碼包為基礎(chǔ),運行在Linux操作系統(tǒng)上。考慮到PTPd代碼包是IEEE 1588協(xié)議的純軟件實現(xiàn),它利用Linux 內(nèi)核標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)獲取系統(tǒng)時鐘為報文加蓋軟時戳,同步精度只能達到ms量級。因此,本文通過采用硬件輔助實現(xiàn)IEEE 1588協(xié)議,進一步提高了時鐘同步性能,主要選用PHY芯片DP83640加蓋硬件時戳,并結(jié)合對上層PTPd代碼的改寫擴展來獲取硬件時戳和調(diào)節(jié)硬件時鐘,不但將同步精度提高到μs級,而且保持了協(xié)議的完整性。(3)基于IEEE 1588協(xié)議的以太網(wǎng)時鐘同步系統(tǒng)原型測試。論文搭建了測試環(huán)境,由主從PTP時鐘節(jié)點通過以太網(wǎng)連接組成時鐘同步系統(tǒng)原型,原型測試主要針對時鐘同步精度進行測試。通過對比主從時鐘節(jié)點輸出的1PPS觸發(fā)信號測試同步精度,實驗結(jié)果表明時鐘同步精度可達到μs級,相比于軟時戳方式,基于硬件時戳的同步精度提高了3個量級,達到了論文的預(yù)期目標(biāo)。論文的研究成果為基于以太網(wǎng)的航電系統(tǒng)高精度時鐘同步提供了可行的參考方案。
【關(guān)鍵詞】：時鐘同步 IEEE 1588協(xié)議 航電以太網(wǎng) 硬件時間戳 DP83640
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V243;TP393.11
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 主要英文縮略語對照表8-12
• 第一章 緒論12-17
• 1.1 引言12
• 1.2 課題研究背景和意義12-13
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.4 論文研究目的和研究內(nèi)容16
• 1.5 論文的組織結(jié)構(gòu)16-17
• 第二章 航電以太網(wǎng)時鐘同步技術(shù)及IEEE 1588協(xié)議17-32
• 2.1 航電以太網(wǎng)時鐘同步技術(shù)17-20
• 2.2 IEEE 1588協(xié)議20-30
• 2.2.1 PTP時鐘模型20-23
• 2.2.2 主從同步關(guān)系23-24
• 2.2.3 PTP報文24-28
• 2.2.4 時鐘同步原理28-30
• 2.3 本章小結(jié)30-32
• 第三章 基于IEEE 1588協(xié)議的時鐘同步誤差分析及補償32-44
• 3.1 時鐘同步精度的影響因素32-33
• 3.2 基于IEEE 1588協(xié)議的時鐘同步誤差分析及補償33-42
• 3.2.1 PTP報文時間戳誤差補償方法33-37
• 3.2.2 交換設(shè)備延遲測量與修正方案37-41
• 3.2.3 從時鐘節(jié)點內(nèi)置硬件時鐘的調(diào)節(jié)方案41-42
• 3.3 本章小結(jié)42-44
• 第四章 基于IEEE 1588協(xié)議的時鐘同步裝置設(shè)計與實現(xiàn)44-66
• 4.1 PTP時鐘節(jié)點的整體設(shè)計44-48
• 4.1.1 PTP時鐘節(jié)點體系結(jié)構(gòu)設(shè)計44-46
• 4.1.2 PTP時鐘節(jié)點的硬件實現(xiàn)方案46-47
• 4.1.3 PHY芯片DP83640功能的實現(xiàn)47-48
• 4.2 E2E透明時鐘的整體設(shè)計48-53
• 4.2.1 E2E透明時鐘的工作流程48-49
• 4.2.2 E2E透明時鐘的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計49-50
• 4.2.3 非一體化解決方案50-51
• 4.2.4 DP83640芯片的同步以太網(wǎng)模式51-53
• 4.3 基于開源PTPd代碼包的軟件設(shè)計與實現(xiàn)53-65
• 4.3.1 PTPd應(yīng)用程序功能模塊劃分及實現(xiàn)53-61
• 4.3.2 PTPd代碼改寫及擴展61-62
• 4.3.3 PTPd與DP83640的接口設(shè)計62-64
• 4.3.4 PTPd與PCF8583接口設(shè)計64-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第五章 基于IEEE 1588協(xié)議的以太網(wǎng)時鐘同步系統(tǒng)原型測試66-76
• 5.1 時鐘同步過程驗證66-68
• 5.2 時鐘同步精度測試平臺搭建68-69
• 5.3 實驗步驟及結(jié)果分析69-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 第六章 總結(jié)76-77
• 6.1 論文工作總結(jié)76
• 6.2 進一步工作76-77
• 致謝77-78
• 參考文獻78-79

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