专利名称：一种基于ieee1588的精确时钟频率同步方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及工业以太网技术领域，尤其涉及一种基于IEEE1588的精确时钟频率同步方法及装置。
背景技术：
随着计算机网络的飞速发展，越来越多的工业领域对时钟同步提出了更高的要求，尤其是在大多数以工业以太网为基础的分布式控制系统中，已经对时钟同步的同步要求达到了亚微秒级。特别是在智能变电站、分布式控制系统中，考虑到实时的数据采集、调度和控制，对时间统一的要求就更为严格。
IEEE1588 标准定义了一种精确时间协议(Precision Time Protocol, PTP),该协议为分布式测控应用而设计，基于报文流加时间戳的思想，采用软、硬件结合的实现方式，旨在实现亚微秒级的同步精度。PTP协议是针对分布式网络测控系统提出的精确时钟同步协议，能够将运行在局域网中的各个节点设备上各类不同精确度、分辨率和稳定性的独立时钟同步到一个统一的时间标准上，占用最少的网络和本地计算资源，并保证较高的同步精度。该协议完全兼容以太网技术，由于其高同步精度、低成本实现、方便安装与维护等优越性，在供电管理、工业控制、测试和测量、网络通信等领域得到了广泛的应用。时钟的频率同步是指根据基准时钟源与本地时钟产生的频率差，以某种算法处理获得的频率差，并根据该频率差调整本地时钟的输出频率，已达到节点时钟与主时钟同步的目的。随着IEEE1588标准定在工业以太网的广发应用，以IEEE 1588报文作为时钟源进行时钟的频率同步就成为了工业以太网中常用的手段。但是，常规的基于IEEE1588的时钟同步方法只对本地时钟的时间进行修正，而不对本地时钟的频率进行修正。然而，节点时钟一般是用一个由廉价的有源或无源晶振驱动的计数器来实现时间计量的。由于温度变化、电磁干扰、振荡器老化和生产调试等原因，时钟的振荡器频率和标准频率之间会出项偏差。若这些偏差经过长时间的积累而不进行修正，就会使时钟时间在短时间内出现较大的漂移。解决上述问题以便维持节点时钟良好地守时性能的方法有两种，一是采用性能稳定、精度较高的晶体振荡器；但是这会增加系统的成本，另外，晶振老化问题依然不可避免。二是采用特定的算法和电路对晶振频率进行动态的补偿，以消除时钟不稳定性对同步精度的影响，然而现有的测量主时钟秒脉冲的方法属于粗测，只能根据本地晶振的性能测量单位时间内的完整的时钟周期数，无法对非完整的时钟周期数进行测量，在特殊的情况下这种误差将非常大，因此，现有方法计算的频率补偿值不够准确，从而导致节点时钟频率的同步精度得不到保障。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于IEEE1588的精确时钟频率同步方法及装置，用以解决现有技术中由于频率补偿值不精确，而导致的节点时钟频率同步精度低的问题。
本发明提供了一种基于IEEE1588的精确时钟频率同步方法，该方法包括接收主时钟设备发送的时钟同步报文，解析所述时钟同步报文，获取第一频率补偿值；根据设置的多个检测节点测量的本地时钟的完整时钟周期数及非完整时钟周期数，计算第二频率补偿值，其中，相邻检测节点的时间间隔小于本地时钟的时钟周期根据所述第一频率补偿值及所述第二频率补偿值，对本地时钟的频率进行同步。本发明还提供了一种基于IEEE1588的精确时钟频率同步装置，该装置包括接收模块，用于接收主时钟设备发送的时钟同步报文，解析所述时钟同步报文，获取第一频率补偿值；计算模块，用于根据设置的多个检测节点测量的本地时钟的完整时钟周期数及非完整时钟周期数，计算第二频率补偿值，其中，相邻检测节点的时间间隔小于本地时钟的时钟周期；同步模块，用于根据所述第一频率补偿值及所述第二频率补偿值，对本地时钟的频率进行同步。本发明提供了一种基于IEEE1588的精确时钟频率同步方法及装置，该方法通过接收主时钟设备发送的时钟同步报文,解析所述时钟同步报文,获取第一频率补偿值；根据设置的多个检测节点测量的本地时钟的完整时钟周期数及非完整时钟周期数，计算第二频率补偿值，其中，相邻检测节点的时间间隔小于本地时钟的时钟周期；根据所述第一频率补偿值及所述第二频率补偿值，对本地时钟的频率进行同步。在本发明中通过设置多个检测节点对非完整时钟周期进行精确测量，并将测量结果体现到频率补偿值中，因此，有效的提高了频率补偿值的准确性，从而增加了节点时钟频率的同步精度。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的前测量的线路时延进行时钟校准，同时，节点设备向主设备发送延时请求报文并记录其对应的发送时间作为延迟测量发送时间戳ts2 [k]，主设备接收并解析该延时请求报文后，并向节点设备回复延时答复报文，从设备在收到延时答复报文后记录该报文带有的延时请求报文的接收时间，作为延迟测量接收时间戳tM2[k]并更新线路时延值。S102 :解析所述时钟同步报文，获取第一频率补偿值。具体的，节点设备通过记录的四个时间戳，计算时间偏移量Offset [k]=tsl [k]-tM1 [k] -Delay_latest,并采用频率补偿公式计算频率补偿值FreqCompValue [K]
权利要求
1.一种基于IEEE1588的精确时钟频率同步方法，其特征在于，所述方法包括 接收主时钟设备发送的时钟同步报文,解析所述时钟同步报文,获取第一频率补偿值； 根据设置的多个检测节点测量的本地时钟的完整时钟周期数及非完整时钟周期数，计算第二频率补偿值，其中，相邻检测节点的时间间隔小于本地时钟的时钟周期； 根据所述第一频率补偿值及所述第二频率补偿值，对本地时钟的频率进行同步。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述根据设置的多个检测节点测量的本地时钟的整数时钟周期数及非整数时钟周期数包括 在第一个完整时钟周期测量之前的每个检测节点处，检测是否出现脉冲跳变； 当出现脉冲跳变时，记录检测到的该脉冲跳变的检测节点的序号； 根据该检测节点的序号，以及检测节点的设置周期，确定第一非完整时钟周期数； 在最后一个完整时钟周期测量之后的每个检测节点处，检测是否出现脉冲跳变； 当出现脉冲跳变时，记录检测到的该脉冲跳变的检测节点的序号； 根据该检测节点的序号，以及检测节点的设置周期，确定第二非完整时钟周期数； 根据第一非完整时钟周期数和第二非完整时钟周期数，确定非完整时钟周期数。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一频率补偿值及所述第二频率补偿值，对本地时钟的频率进行同步包括 将第一频率补偿值及第二频率补偿值进行累加，判断所述累加后的频率补偿值是否大于当前保存的阈值； 当确定所述累加后的频率补偿值不大于该阈值时，根据所述累加后的频率补偿值修正本地时钟的频率。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当确定所述累加后的频率补偿值大于该阈值时，保持本地时钟的频率不变。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 当所述累加后的频率补偿值大于该阈值时，采用所述累加后的频率补偿值对该阈值进行调整。
6.一种基于IEEE1588的精确时钟频率同步装置，其特征在于，所述装置包括 接收模块，用于接收主时钟设备发送的时钟同步报文，解析所述时钟同步报文，获取第一频率补偿值； 计算模块，用于根据设置的多个检测节点测量的本地时钟的完整时钟周期数及非完整时钟周期数，计算第二频率补偿值，其中，相邻检测节点的时间间隔小于本地时钟的时钟周期； 同步模块，用于根据所述第一频率补偿值及所述第二频率补偿值，对本地时钟的频率进行同步。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括 测量模块，用于在第一个完整时钟周期测量之前的每个检测节点处，检测是否出现脉冲跳变，当出现脉冲跳变时，记录检测到的该脉冲跳变的检测节点的序号，根据该检测节点的序号，以及检测节点的设置周期，确定第一非完整时钟周期数；在最后一个完整时钟周期测量之后的每个检测节点处，检测是否出现脉冲跳变，当出现脉冲跳变时，记录检测到的该脉冲跳变的检测节点的序号，根据该检测节点的序号，以及检测节点的设置周期，确定第二非完整时钟周期数；根据第一非完整时钟周期数和第二非完整时钟周期数，确定非完整时钟周期数。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述同步模块具体用于将第一频率补偿值及第二频率补偿值进行累加，判断所述累加后的频率补偿值是否大于当前保存的阈值，当确定所述累加后的频率补偿值不大于该阈值时，根据所述累加后的频率补偿值修正本地时钟的频率。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述同步模块具体还用于当确定所述累加后的频率补偿值大于该阈值时，保持本地时钟的频率不变。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括 阈值调整模块，用于当所述累加后的频率补偿值大于该阈值时，采用所述累加后的频率补偿值对该阈值进行调整。
全文摘要
本发明提供了一种基于IEEE1588的精确时钟频率同步方法及装置，该方法通过接收主时钟设备发送的时钟同步报文，解析所述时钟同步报文，获取第一频率补偿值；根据设置的多个检测节点测量的本地时钟的完整时钟周期数及非完整时钟周期数，计算第二频率补偿值，其中，相邻检测节点的时间间隔小于本地时钟的时钟周期；根据所述第一频率补偿值及所述第二频率补偿值，对本地时钟的频率进行同步。在本发明中通过设置多个检测节点对非完整时钟周期进行精确测量，并将测量结果体现到频率补偿值中，因此，有效的提高了频率补偿值的准确性，从而增加了节点时钟频率的同步精度。
文档编号H04J3/06GK102710359SQ20121021695
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月27日 优先权日2012年6月27日
发明者谈黎, 黄剑超 申请人:北京东土科技股份有限公司