本发明专利技术公开了一种基于１５８８协议的北斗时间同步装置，北斗时钟源提供北斗１ＰＰＳ／ＴＯＤ时标信息和时钟信号，并将输出的时钟信号作为ＩＥＥＥ１５８８硬件单元的外部参考时钟源；嵌入式微处理器接收北斗时钟源的１ＰＰＳ／ＴＯＤ时标信息，对ＩＥＥＥ１５８８硬件单元进行时钟调整和时间戳读取；并发送和接收ＩＥＥＥ１５８８报文，提供ＩＥＥＥ１５８８网络授时服务；ＩＥＥＥ１５８８硬件单元提供外部参考时钟源输入接口，并根据接收到的外部参考时钟源生成ＩＥＥＥ１５８８时间戳、１５８８硬件时钟的时间信息，并对ＩＥＥＥ１５８８报文进行处理，最终将ＩＥＥＥ１５８８硬件时钟恢复为１ＰＰＳ信号输出；ＩＥＥＥ１５８８协议栈软件系统包括ＩＥＥＥ１５８８协议栈软件、北斗时钟源接口和ＩＥＥＥ１５８８硬件单元驱动模块。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种时间同步装置，具体地说是涉及一种基于IEEE 1588协议的北斗 分布式系统时间同步装置。
技术介绍
我国的北斗卫星定位导航系统是继GPS、GLONASS后全球第三个卫星定位导航 系统，授时性能优于GPS。在通信、电力等许多关键行业和应用领域中，采用北斗卫星 系统作为时间源的时频同步系统有着GPS系统无法替代的优势，采用北斗卫星时间源的 时频同步技术已成为许多行业的时间同步网络的技术标准。随着以网络技术为基础的信息技术飞速发展，各种基于网络技术的服务对时钟 同步精度的要求越来越高，传统的NTP网络时间同步方式只能达到毫秒级的时间同步精 度，无法满足更高精度的需求。IEEE 1588是基于网络的精确时间同步协议，采用此协议 可以实现亚微秒级的时间同步精度，最高可以达到10纳秒以下的同步精度，可以满足最 苛刻的时间和频率同步精度要求。目前业界的网络时频同步产品大部分采用GPS时间源和NTP时间同步技术，目 前还没有成熟的采用北斗时间源的IEEE 1588时钟同步解决方案，相对于国内信息化产业 的高速发展，北斗高精度网络时间同步技术的发展已经相对滞后，成为北斗时频同步技 术发展中亟待解决的技术瓶颈。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种成熟的采用北斗时间源的IEEE1588时钟 同步解决方案，并且在该解决方案中提供的时间同步装置作为IEEE1588时间同步网络的 授时时钟。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案一种基于1588协议的北斗时间同步装置包括北斗时钟源，提供北斗1PPS/TOD时标信息和时钟信号，并将输出的时钟信号 作为IEEE1588硬件单元的外部参考时钟源；嵌入式微处理器，接收北斗时钟源的1PPS/TOD时标信息，对IEEE1588硬件单 元进行时钟调整和时间戳读取；并发送和接收IEEE1588报文，提供IEEEl588网络授时 服务；IEEE1588硬件单元，提供外部参考时钟源输入接口，并根据接收到的外部参考 时钟源生成IEEE1588时间戳、1588硬件时钟的时间信息，并对IEEE1588报文进行处 理，最终将IEEE1588硬件时钟恢复为IPPS信号输出；IEEE1588协议栈软件系统，它包括IEEE1588协议栈软件、北斗时钟源接口和 IEEE1588硬件单元驱动模块；所述的北斗时钟源接口接收北斗时钟源的1PPS/TOD时标 信息并将该信息提供给IEEE1588协议栈软件，同时北斗时钟源接口通过串口命令帧对北斗时钟源进行参数设置；所述的IEEE1588硬件单元驱动模块对IEEE1588硬件单元进行 设置，读取并调整IEEE1588硬件单元生成的时间戳；所述的IEEE1588协议栈软件读取 1PPS/T0D时标信息，调整IEEE1588硬件单元时钟与北斗时钟源同步，并提供TOD时标信息输出。上述的嵌入式微处理器通过IPPS和UART接口接收北斗时钟源的1PPS/TOD时 标信息，经过内部的时间源接口模块处理后，向IEEE1588协议栈软件提供时标信息。 上述的IEEE1588硬件单元在以太网物理接口层上实现。上述的IEEE 1588协议栈软件系统通过串口命令帧对北斗时钟源进行坐标、波 束参数设置；并分别查询北斗时钟源模块的IPPS状态、工作状态、天线状态、跟踪卫星 数、坐标、波束、功率/误码参数。在IEEE 1588协议栈软件中包括IEEE1588硬件接口层。一种上述的时间同步装置作为IEEE1588时间同步网络授时时钟的应用。上述的时间同步装置作为IEEE1588时间同步网络的主时钟。上述的时间同步装置作为IEEE1588时间同步网络的从时钟。采用上述技术方案的本专利技术，提供了一种成熟地采用北斗时间源的IEEE1588时 钟同步解决方案，即给出了一个整体的实施架构。采用本方案可以摆脱我国高精度时间 同步网络应用领域对GPS系统的依赖，在通信、电力、自动化控制和检测等领域有着广 阔的应用空间。本专利技术的技术创新点如下1、北斗时钟源接口设计本专利技术在IEEE 1588协议栈实现了北斗时钟源的软件/硬件接口，接口硬件类型 为UART和IPPS脉冲输入，UART用来接收/发送TOD和串口命令帧。另外，嵌入式 微处理器通过IPPS和UART接口接收北斗时钟源的1PPS/TOD时标信息，经过时间源接 口模块处理后，向1588协议栈软件提供时标信息；而IEEE1588协议栈软件通过串口命 令帧对北斗时钟源设置坐标、波束等参数，查询北斗时钟源模块IPPS状态、模块工作状 态、天线状态、跟踪卫星数、坐标、波束、功率/误码等参数。2、IEEE 1588硬件时钟参考时钟源设计将北斗时钟源的时钟输出信号作为IEEE 1588硬件时钟的参考时钟源输入，保证 IEEE 1588硬件时钟与北斗时钟源的频率和相位的同步，提高IEEE 1588本地时钟精度， 从而提高网络时间同步精度。3、IEEE 1588硬件接口层设计本专利技术在IEEE 1588协议栈软件中实现了 IEEE 1588硬件接口层的设计，使协议 栈软件设计和底层硬件实现分离，降低了模块间的耦合性，提高了协议栈软件的平台兼 容性，便于开发/调试，提高系统可维护性。4、1PPS/TOD 输出本专利技术实现了从IEEE 1588硬件单元和协议栈软件恢复IPPS和TOD并输出，这 一特性在IEEE 1588从时钟设备的开发中尤为重要，从时钟通过网络向主时钟同步本地时 钟，并恢复IPPS和TOD输出，供不支持网络的设备或不支持IEEE 1588的网络设备同步 时钟。附图说明图1为本专利技术的硬件原理框图；图2为本专利技术中IEEE1588协议栈软件系统的原理框图；图3为本专利技术中IEEE 1588硬件接口层的原理框图；图4为本专利技术中IEEE 1588硬件接口层读取1588时间戳的流程图；图5为本专利技术中IEEE 1588硬件接口层设置1588硬件时钟时刻值的流 程图；图6为本专利技术中IEEE 1588硬件接口层调整1588硬件时钟时刻偏差的流程图；图7为本专利技术中IEEE 1588硬件接口层调节1588硬件时钟工作频率的流程图；图8为本专利技术中IEEE 1588硬件接口层初始化1588硬件单元的流程图；图9为本专利技术中IEEE 1588硬件接口层对1588硬件单元进行控制、设置操作的 流程图；图10为本专利技术中时间同步装置作为IEEE1588时间同步网络授时时钟的结构框 图；图11为本专利技术的IEEE1588主时钟与北斗高精度时钟源的信息交互过程；图12为本专利技术的IEEE1588主时钟与从时钟的同步过程。具体实施例方式实施例1如图1所示，本专利技术采用高性能嵌入式微处理器和在以太网物理接口层实现的 IEEE 1588硬件解决方案，配合IEEE 1588协议栈软件系统，实现完整的IEEE 1588解决 方案；通过UART和IPPS接口，接收北斗卫星时钟源的1PPS/TOD时标信息，并通过串 口命令帧对北斗时钟源进行配置/查询等管理操作，实现北斗卫星时钟源接口。各个功能模块的情况具体如下(1)北斗时钟源北斗时钟源提供三种信号，即北斗1PPS/TOD时标信息和时钟 信号，并其中输出的时钟信号作为IEEE1588硬件单元的外部参考时钟源，保证IEEE1588 硬件时钟与北斗本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于１５８８协议的北斗时间同步装置，其特征在于，它包括：北斗时钟源，提供北斗１ＰＰＳ／ＴＯＤ时标信息和时钟信号，并将输出的时钟信号作为ＩＥＥＥ１５８８硬件单元的外部参考时钟源；嵌入式微处理器，接收北斗时钟源的１ＰＰＳ／ＴＯＤ时标信息，对ＩＥＥＥ １５８８硬件单元进行时钟调整和时间戳读取；并发送和接收ＩＥＥＥ１５８８报文，提供ＩＥＥＥ１５８８网络授时服务；ＩＥＥＥ１５８８硬件单元，提供外部参考时钟源输入接口，并根据接收到的外部参考时钟源生成ＩＥＥＥ１５８８时间戳、１５８８硬件时钟的时间信息，并对ＩＥＥＥ１５８８报文进行处理，最终将ＩＥＥＥ １５８８硬件时钟恢复为１ＰＰＳ信号输出；ＩＥＥＥ１５８８协议栈软件系统，它包括ＩＥＥＥ１５８８协议栈软件、北斗时钟源接口和ＩＥＥＥ１５８８硬件单元驱动模块；所述的北斗时钟源接口接收北斗时钟源的１ＰＰＳ／ＴＯＤ时标信息并将该信息提供给ＩＥＥＥ１５８８协议栈软件，同时北斗时钟源接口通过串口命令帧对北斗时钟源进行参数设置；所述的ＩＥＥＥ１５８８硬件单元驱动模块对ＩＥＥＥ１５８８硬件单元进行设置，读取并调整ＩＥＥＥ１５８８硬件单元生成的时间戳；所述的ＩＥＥＥ１５８８协议栈软件读取１ＰＰＳ／ＴＯＤ时标信息，调整ＩＥＥＥ１５８８硬件单元时钟与北斗时钟源同步，并提供ＴＯＤ时标信息输出。...
【技术特征摘要】
1.一种基于1588协议的北斗时间同步装置，其特征在于，它包括北斗时钟源，提供北斗1PPS/TOD时标信息和时钟信号，并将输出的时钟信号作为 IEEE1588硬件单元的外部参考时钟源；嵌入式微处理器，接收北斗时钟源的1PPS/TOD时标信息，对IEEE 1588硬件单元 进行时钟调整和时间戳读取；并发送和接收IEEE1588报文，提供IEEE1588网络授时服 务；IEEE1588硬件单元，提供外部参考时钟源输入接口，并根据接收到的外部参考时钟 源生成IEEE1588时间戳、1588硬件时钟的时间信息，并对IEEE1588报文进行处理，最 终将IEEE 1588硬件时钟恢复为IPPS信号输出；IEEE1588协议栈软件系统，它包括IEEE1588协议栈软件、北斗时钟源接口和 IEEE1588硬件单元驱动模块；所述的北斗时钟源接口接收北斗时钟源的1PPS/TOD时标 信息并将该信息提供给IEEE1588协议栈软件，同时北斗时钟源接口通过串口命令帧对北 斗时钟源进行参数设置；所述的IEEE1588硬件单元驱动模块对IEEE1588硬件单元进行 设置，读取并调整IEEE1588硬件单元生成的时间戳；所述的IEEE1588协议栈软件读取 1PPS/TOD时标信息，调整IEEE1588硬件单元时钟与北斗...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾小波，吴淑琴，杨光，李波，王文瑜，
申请(专利权)人：郑州威科姆科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：41
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