本文提出了一種利用IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步的設(shè)計(jì)方案,該方案可以給通過(guò)以太網(wǎng)通信的分布式控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)。能夠解決以太網(wǎng)實(shí)時(shí)性不高的問(wèn)題。本文通過(guò)與傳統(tǒng)對(duì)時(shí)方法的比較,介紹了IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)高精度對(duì)時(shí)的優(yōu)勢(shì)。設(shè)計(jì)了一種高精度的時(shí)鐘同步服務(wù)器系統(tǒng),經(jīng)測(cè)試,此系統(tǒng)的對(duì)時(shí)精度能夠達(dá)到百納秒的預(yù)期。首先,論文闡述了IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵技術(shù),包括數(shù)據(jù)類(lèi)型,時(shí)鐘同步模型,PTP報(bào)文類(lèi)型,時(shí)鐘同步的機(jī)制以及時(shí)鐘校正的計(jì)算方法。然后通過(guò)研究選用飛思卡爾最新推出的基于ARM Cortex-M4內(nèi)核的微處理器K60為主控制器,外加DP83640PHY芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)IEEE1588的硬件基礎(chǔ)。同時(shí)選用飛思卡爾公司推出的嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)MQX來(lái)管理各個(gè)任務(wù),進(jìn)行資源的分配。MQX自帶的協(xié)議棧RTCS為服務(wù)器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信提供了基礎(chǔ),然后詳細(xì)介紹了系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì),包括GPS時(shí)間信息報(bào)文的接收和解析,同步實(shí)現(xiàn)過(guò)程報(bào)文收發(fā)函數(shù)的編寫(xiě)等。本文的最后對(duì)所作的設(shè)計(jì)進(jìn)行了測(cè)試和總結(jié),首先利用Wireshark網(wǎng)絡(luò)抓包工具抓取通信報(bào)文,分析同步過(guò)程通信數(shù)據(jù)的正確性,然后分析主從時(shí)鐘的同步精度,結(jié)果表明：時(shí)鐘同步... 

【文章來(lái)源】：安徽理工大學(xué)安徽省

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 課題背景
    1.3 研究現(xiàn)狀
    1.4 論文的主要內(nèi)容
第二章 IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介
    2.1 PTP協(xié)議簡(jiǎn)介
    2.2 PTP系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)類(lèi)型
        2.2.1 原始數(shù)據(jù)類(lèi)型
        2.2.2 派生數(shù)據(jù)類(lèi)型規(guī)范
    2.3 時(shí)鐘同步模型
        2.3.1 協(xié)議實(shí)施的方法
        2.3.2 PTP報(bào)文類(lèi)型
        2.3.3 PTP設(shè)備類(lèi)型
    2.4 PTP時(shí)鐘同步機(jī)制
        2.4.1 建立一個(gè)主從架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)
        2.4.2 時(shí)鐘的校正方法
    2.5 BMC算法
    2.6 本章小結(jié)
第三章 時(shí)間同步服務(wù)器系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    3.1 硬件方案簡(jiǎn)介
    3.2 硬件電路設(shè)計(jì)介紹
        3.2.1 電源電路設(shè)計(jì)
        3.2.2 晶振電路設(shè)計(jì)
        3.2.3 復(fù)位電路設(shè)計(jì)
        3.2.4 串口電路設(shè)計(jì)
        3.2.5 網(wǎng)絡(luò)接口電路設(shè)計(jì)
    3.3 DP83640的電路設(shè)計(jì)
        3.3.1 DP83640簡(jiǎn)介
        3.3.2 DP83640對(duì)IEEE 1588支持的關(guān)鍵技術(shù)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 MQX操作系統(tǒng)和RTCS協(xié)議棧移植
    4.1 MQX操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介
    4.2 MQX操作系統(tǒng)移植
        4.2.1 MQX操作系統(tǒng)的安裝
        4.2.2 初始化MQX
        4.2.3 任務(wù)模板列表
        4.2.4 任務(wù)的創(chuàng)建
    4.3 RTCS網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的移植
        4.3.1 建立RTCS
        4.3.2 初始化設(shè)備接口
        4.3.3 建立并使用UDP套接字
    4.4 本章小結(jié)
第五章 時(shí)間同步服務(wù)器軟件設(shè)計(jì)
    5.1 系統(tǒng)軟件各模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        5.1.1 時(shí)間信息的解碼
        5.1.2 GPS模塊介紹
    5.2 IEEE 1588時(shí)間同步程序設(shè)計(jì)
        5.2.1 PTP標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)文格式
        5.2.2 時(shí)鐘報(bào)文發(fā)送函數(shù)設(shè)計(jì)
    5.3 本章小結(jié)
第六章 同步精度的測(cè)試
    6.1 網(wǎng)絡(luò)報(bào)文的測(cè)試
    6.2 主時(shí)鐘和從時(shí)鐘時(shí)間值的比較
    6.3 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝
作者簡(jiǎn)介及讀研期間主要科研成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[5]基于硬件構(gòu)件的嵌入式底層軟件開(kāi)發(fā)方法研究及其應(yīng)用[D]. 薦紅梅.蘇州大學(xué) 2008
[6]IEEE1588網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的研究[D]. 魯駿.桂林電子科技大學(xué) 2008
[7]嵌入式NTP網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘源的研究與開(kāi)發(fā)[D]. 魯美連.華中科技大學(xué) 2007
[8]基于GPS的電力系統(tǒng)同步時(shí)間服務(wù)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 張鵬.華中科技大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3253029