基于制造技术

本申请涉及一种基于

【技术实现步骤摘要】
基于FPGA的PTP时间同步方法及装置


[0001]本公开涉及时间同步
，尤其涉及一种基于
FPGA
的
PTP
时间同步方法及装置
。

技术介绍

[0002]目前的网络时间同步方式主要有
GNSS(Global Navigation Satellite System
，全球卫星导航定位系统
)、NTP(Network Time Protocol
，网络时间协议
)
和
PTP(Precision Timing Protocol
精密时间协议
)
等
。
需要说明的是，在网络系统中，多个设备间的协同是需要相关设备在时间上首先保证同步的
。
上述三种时间同步方式中，
GNSS
根据其模块品质和价格的不同，精度从纳秒到百纳秒不等，但受限于使用条件，其卫星信号容易受到楼宇或天气等因素的影响，而接受不到卫星信号的设备是无法与其他设备实现时间同步的
。NTP
作为将计算机时钟同步至世界协调时
UTC
的网络时间协议，其精度在局域网内可达
0.1ms
，在互联网绝大多数的地方可达1‑
50ms
，但是缺乏对于高精度需求设备的支持
。
[0003]PTP
，即
IEEE15888
，根据演进存在
v1
和
v2
两个版本，r/>IEEE1588v2
在有线网络中能够实现
5ns
级的时间精度，网络中仅以1个节点作为时间源，其他节点通过
PTP
技术即可实现与
GNSS
同级别的同步精度
。
因此，
PTP
兼具成本与精度的双重优势
。
[0004]但是，由于接收
PTP
报文的过程中，软件对于
PTP
报文的处理效率较低，易在软件处理中产生一定的延时，所以提供一种能减少对
PTP
报文处理过程中延时的方法，进一步的提升时间同步精度，提高处理效率，是目前亟待解决的问题
。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请提出一种基于
FPGA
的
PTP
时间同步方法及装置，以解决上述问题
。
[0006]本申请一方面，提出一种基于
FPGA
的
PTP
时间同步方法，包括如下步骤：
[0007]与主机交换
PTP
报文，并记录所述
PTP
报文中的时间戳信息；
[0008]根据所述时间戳信息计算本地时钟系统当前的偏移量；
[0009]基于所述偏移量的占比，按照预设标准调整所述本地时钟系统的时钟频率；
[0010]其中，所述与主机交换
PTP
报文，并记录所述
PTP
报文中的时间戳信息基于
FPGA
实现
。
[0011]作为本申请的一可选实施方案，可选地，与主机交换
PTP
报文，并记录所述
PTP
报文中的时间戳信息，包括：
[0012]接收主机发送的
Sync
报文和
Follow_Up
报文，记录主机发送时间戳和本地接收时间戳；
[0013]向所述主机发送
Delay_Req
报文，并接收所述主机发送的
Delay_Resp
报文，记录本地发送时间戳和主机接收时间戳
。
[0014]作为本申请的一可选实施方案，可选地，接收主机发送的
Sync
报文和
Follow_Up
报
文，记录主机发送时间戳和本地接收时间戳，包括：
[0015]接收主机发送的
Sync
报文，记录接收所述
Sync
报文时的本地接收时间戳；
[0016]接收主机发送的
Follow_Up
报文，记录所述
Follow_Up
中携带的所述
Sync
报文的主机发送时间戳
。
[0017]作为本申请的一可选实施方案，可选地，向所述主机发送
Delay_Req
报文，并接收所述主机发送的
Delay_Resp
报文，记录本地发送时间戳和主机接收时间戳，包括：
[0018]向所述主机发送
Delay_Req
报文，并记录发送所述
Delay_Req
报文时的本地时间戳；
[0019]接收所述主机发送的
Delay_Resp
报文，记录所述
Delay_Resp
报文中携带的所述主机接收所述
Delay_Req
报文的主机接收时间戳
。
[0020]作为本申请的一可选实施方案，可选地，在根据所述时间戳信息计算本地时钟系统当前的偏移量时，基于所述主机发送时间戳
、
所述本地接收时间戳
、
所述本地发送时间戳和所述主机接收时间戳实现
。
[0021]作为本申请的一可选实施方案，可选地，所述偏移量的计算公式为：
[0022]Toffset
＝
(T2+T3
‑
T1
‑
T4)/2
；
[0023]式中，
T1
为主机发送时间戳
、T2
为本地接收时间戳
、T3
为本地发送时间戳
、T4
为主机接收时间戳
。
[0024]本申请另一方面，提供一种装置，用于实现上述任一项所述的基于
FPGA
的
PTP
时间同步方法，包括：
[0025]PTP
报文交换模块，被配置为与主机交换
PTP
报文，并记录所述
PTP
报文中的时间戳信息；
[0026]PTP
时钟偏移计算模块，被配置为根据所述时间戳信息计算本地时钟系统当前的偏移量；
[0027]时钟模块，基于所述偏移量的占比，按照预设标准调整所述本地时钟系统的时钟频率；
[0028]其中，所述与主机交换
PTP
报文，并记录所述
PTP
报文中的时间戳信息基于
FPGA
实现
。
[0029]作为本申请的一可选实施方案，可选地，所述
PTP
报文交换模块，包括：
[0030]以太网接收管理模块，被配置为接收主机发送的
Sync
报文
、Foll本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
FPGA
的
PTP
时间同步方法，其特征在于，包括如下步骤：与主机交换
PTP
报文，并记录所述
PTP
报文中的时间戳信息；根据所述时间戳信息计算本地时钟系统当前的偏移量；基于所述偏移量的占比，按照预设标准调整所述本地时钟系统的时钟频率；其中，所述与主机交换
PTP
报文，并记录所述
PTP
报文中的时间戳信息基于
FPGA
实现
。2.
根据权利要求1所述的基于
FPGA
的
PTP
时间同步方法，其特征在于，与主机交换
PTP
报文，并记录所述
PTP
报文中的时间戳信息，包括：接收主机发送的
Sync
报文和
Follow_Up
报文，记录主机发送时间戳和本地接收时间戳；向所述主机发送
Delay_Req
报文，并接收所述主机发送的
Delay_Resp
报文，记录本地发送时间戳和主机接收时间戳
。3.
根据权利要求2所述的基于
FPGA
的
PTP
时间同步方法，其特征在于，接收主机发送的
Sync
报文和
Follow_Up
报文，记录主机发送时间戳和本地接收时间戳，包括：接收主机发送的
Sync
报文，记录接收所述
Sync
报文时的本地接收时间戳；接收主机发送的
Follow_Up
报文，记录所述
Follow_Up
中携带的所述
Sync
报文的主机发送时间戳
。4.
根据权利要求2所述的基于
FPGA
的
PTP
时间同步方法，其特征在于，向所述主机发送
Delay_Req
报文，并接收所述主机发送的
Delay_Resp
报文，记录本地发送时间戳和主机接收时间戳，包括：向所述主机发送
Delay_Req
报文，并记录发送所述
Delay_Req
报文时的本地时间戳；接收所述主机发送的
Delay_Resp
报文，记录所述
Delay_Resp
报文中携带的所述主机接收所述
Delay_Req
报文的主机接收时间戳
。5.
根据权利要求2所述的基于
FPGA
的
PTP<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张岩，杨兆平，孙征宇，李丛林，
申请(专利权)人：北京实干兴邦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：