一种嵌入式高精度网络时间服务器系统的制作方法

专利名称：一种嵌入式高精度网络时间服务器系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及时间同步领域，尤其涉及一种嵌入式网络时间提供方法。
背景技术：
网络时间服务器是针对自动化系统中的计算机、控制装置等进行校时的高科技产品，它从GPS/北斗卫星、靶场仪器组(IRIG-B)码信号上获取标准的时间信号，将这些信息通过网络接口传输给自动化系统中需要时间信息的设备(计算机、保护装置、故障录波器、事件顺序记录装置、安全自动装置等)，以达到整个系统的时间同步。网络时间服务器对提高网络内部设备时间同步精度有着重要的意义。目前大部分网络时间服务器的输入时钟源采用串行RS232或者RS422/485接口，由CPU通过串行接口读入，再经过格式转化提供给网络时间服务器作为基准时钟源对网络时间进行校准。由于串行接口数据传输速度较慢，同时软件解码时延不确定，使得网络时间服务器的输出时间精度受到了影响。同时使用串行接口，使得网络时间服务器的时间源选择受限，要改变输入时间源，则需要对软件进行重新配置或修改，降低了系统的兼容性。目前大部分网络时间服务器采用PC架构，由于PC机为开放式系统，因此故障点较多，网络时间服务器系统工作不稳定，部署方式受限较多，缺乏灵活性。如何减小系统体积，提高系统安全性和稳定性成为网络时间服务器系统下一步的发展目标。嵌入式系统是以应用为中心、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统，应用于网络时间服务器系统，在在条件严苛的环境下与PC式系统相比有着更强的稳定性与适应性。因此，基于嵌入式系统开发的网络时间服务器系统，将会成为网络时钟同步系统中不可或缺的一个重要分支。

发明内容
本发明公开了一种嵌入式高精度时间服务器系统，该系统由时钟源接入及解码模块、微秒时间计数模块、时间信息寄存器模块、网络时间服务器接口模块、网络时间服务器模块、系统存储模块和系统远程访问模块组成。该系统可根据信号质量自动选择GPS信号、IRIG-B码或北斗信号作为系统外部时间基准信号，并通过系统内部的恒温晶振产生微秒级时间，提高系统基准时间源精度，并同时提供网络时间协议(NTP)、简单网络时间协议(SNTP)和日时间协议(Daytime)供网络中其它客户端进行时间校准。此外，该系统还可以通过远程方式反向查询和设置系统网络地址，降低了网络管理难度。本发明能实现0.1毫秒级误差的网络时间校时服务，弥补了传统时间服务器时间基准信号切换困难、时间精度较低、管理不便的缺陷。实现本发明的技术方案如下:一种嵌入式高精度时间服务器系统，其特征在于，该系统包括如下部分:a)时钟源解码模块根据外部输入的GPS信号、靶场仪器组(IRIG-B)码或北斗信号产生标准格式时间信息和秒脉冲信号，并将标准格式时间信息输出给时间信息寄存模块，将秒脉冲信号输出给微秒时间计数模块；b)微秒时间计数模块使用恒温晶振模块输出的时钟信号进行计数，并使用时钟源解码模块输出的秒脉冲信号对晶振计数进行同步，微秒时间计数模块将产生的微秒级时钟信号输出给时间信息寄存模块；c)恒温晶振模块用于产生稳定的高精度的时钟信号，并将时钟信号输出给微秒时间计数模块；d)时间信息寄存模块用于寄存时钟源解码模块输出的标准格式时间信息和微秒时间计数模块输出的微秒级时间信息，并将时间信息输出给网络时间服务器接口模块；e)网络时间服务器接口模块根据网络时间服务器模块请求信号，读取时间信息寄存模块中的标准格式时间信息和微秒时间信息，并标准格式时间信息送入网络时间服务器；f)网络时间服务器模块根据时间信息寄存模块中的标准格式时间信息和微秒时间信息，计算产生校准后的时间信息，并根据网络时间协议(NTP)、简单网络时间协议(SNTP)和日时间协议(Daytime)将校准后的时间信息通过系统远程访问模块发送到网络
端口 ；g)系统存储模块用以存储网络时间服务器模块运行时所需要的系统工作参数、网络时间对时误差、系统应用程序等信息；h)系统远程服务模块将网络时间服务器模块的时间信息发送到网络端口上，网络端口上的设备还可以通过系统远程访问模块对网络时间服务器模块进行远程访问和管理。为了接收外部基准时钟源作为系统时钟基准信号，即模块(a)描述的功能，时钟源接入及解码模块的功能进一步包含如下步骤:al)时钟基准源端口接收到外部时间基准源信号后，时钟源解码模块根据时间基准源信号的状态信息，按优先顺序选择外部时间基准源作为时间同步源，选择顺序为GPS信号、IRIG-B码、北斗信号；a2)对选择的时间基准源信号进行时钟解码，得到标准格式时间，时间格式为年、月、日、时、分、秒；a3)如果时间基准源信号为GPS信号或北斗信号，则等待秒冲信号到来，如果外部时钟源使用靶场仪器组(IRIG-B)码，则从靶场仪器组(IRIG-B)码中解码出秒脉冲信号；a4)当秒脉冲信号出现时，将解码完成的标准时间格式信息写入时间信息寄存，同时利用秒脉冲信号产生中断，通知后端网络时间服务器接口模块读取。为了给时间服务器系统提供微秒级精确时钟信号，提高外部时间基准源精度，SP模块(b)描述的功能，微秒时间计数模块的功能进一步包含如下步骤:bl)对外部I 20兆的恒温晶振进行分频，然后对分频输出信号进行计数；b2)当外部时间基准信号的秒脉冲来临，清空计数器值并复位计数模块，对输入的晶振时钟重新进行计数；b3)当收到后端网络时间服务器时钟源接入模块的时钟读取信号，则锁定当前计数器中的计数值，并刷新到时间信息寄存器当中，供后端读取。为了将转换后的外部基准时钟源信息按照给定格式要求提供给时钟服务器轮询，即模块(d)描述的功能，网络时间服务器接口模块的功能进一步包含如下步骤:
dl)检查时间信息寄存器的状态标志位是否为0x5A5A，如果是则说明时钟解码及微秒计数正常，如果否则说明模块异常，模块停止时钟读取并发送告警信号；d2)等待时钟源接入及解码模块的中断输入信号，如果中断来临则从时间信息寄存器读取标准格式时间，并对当前时间进行秒数加I操作，以弥补当前时间和寄存器时间之间的读取间隔误差；d3)当网络时间服务器时间轮询请求到来，发出微秒时间读取请求并从时间信息寄存器读出微秒时间；d4)将标准格式时间和微秒时间转换组合为网络时间服务器要求的时间格式，并提交给网络时间服务器。本发明公开的嵌入式高精度网络时钟服务器系统在大多数情况下部署在无人值守的场合，同时部署的网络环境复杂多变，因此可能出现管理者无法知晓服务器网络地址的情况。针对这一问题。本发明还包含一种通过媒体访问控制(MAC)地址远程查询网络地址的方法，其步骤如下:I)按照地址解析协议(ARP)格式伪装网络地址查询数据包，在目标硬件地址部分加入待查询系统的媒体访问控制(MAC)地址；2)修改系统地址解析协议(ARP)层解析程序，检查数据包目标硬件地址是否为空，如果为空则说明该数据包为正常数据包，按照正常地址解析协议流程处理，否则转入远程网络地址查询；3)检查数据包目标硬件地址部分内容是否与媒体访问控制(MAC)地址相同，如果相同则从本机获得本地网络地址，并填入地址解析协议(ARP)格式数据包的目标协议地址部分发送回查询主机，如果不同则丢弃该数据包；4)查询主机接收返回的地址解析协议(ARP)格式数据包并解析该数据包，如果目标硬件地址部分数据与待查询主机一致，则提取目标协议地址中的网络地址并返回给查询界面，否则丢弃该数据包。目前，大部分场合下更改系统网络地址需要在本地操作。为了提高系统网络地址设置的灵活性，本发明还包含一种通过媒体访问控制(MAC)地址远程设置网络地址的方法，其步骤如下:I)远程主机通过地址解析协议(ARP)工具将需设置主机的媒体访问控制(MAC)地址和网络地址绑定，再通过远程登陆协议(Telnet)工具向网络I号端口发出远程登录请求；2)系统监听网络I号端口，接收远程登陆协议(Telnet)登录请求数据包，并解析出数据包中的目的网络地址；3)将取出的目的网络地址设置到系统，并重新启动网络服务使新的目的地址生效，同时发出登录拒绝数据包；4)远程主机收到登录拒绝数据包之后，关闭该连接并在网络23号端口重新发出远程登录请求，完成新的网络地址的使用。以下结合附图，通过具体实施方式
对本发明进行详细描述。


图1是嵌入式高精度时间服务器系统组成框2是时钟源接入及解码模块组成框3是靶场仪器组(IRIG-B)码秒脉冲产生原理4是靶场仪器组(IRIG-B)码时间信息提取流程5是微秒时间计数模块组成框6是网络时间服务器接口模块寄存器定义7是远程网络地址查询交互流程图嵌入式高精度时间服务器系统组成框图如图1所示。该系统由如下几个部分组成:时钟源解码模块、微秒时间计数模块、时间信息寄存模块、网络时间服务器接口模块、网络时间服务器模块、系统存储模块和系统远程服务模块。时钟源解码模块的主要功能是，对前端GPS/北斗接收机送出的NMEA-0183语句或者靶场仪器组(IRIG-B)码进行解码，经信号选择模块选择后同步输出到时间寄存器模块。该模块组成框图如图2所示。GPS/北斗接收机配置与解码模块由串口模块、NMEA语句解码模块以及配置模块组成。GPS接收机与北斗接收机的输出与配置语句都是NMEA-0183格式，GPS/北斗配置与解码模块的结构完全相同。该模块通过UART模块接收NMEA-0183格式的语句，经NMEA解码模块解码后，放入相应的寄存器中，供时钟模块使用；配置模块首先初始化相关寄存器，然后送出配置启动信号，再将相应寄存器的内容组织起来，通过串口模块并串转换后，送到GPS/北斗接收机。靶场仪器组(IRIG-B)码的解码分为两个部分，一是对秒脉冲信号的提取，另一个是对时间信息的解码。对秒脉冲信号提取是解码的关键，秒脉冲的提取误差将直接影响秒脉冲的精度。靶场仪器组(IRIG-B)秒脉冲提取和解码模块由秒准时沿提取电路、时延补偿电路以及IRIG-B码解码电路组成。靶场仪器组(IRIG-B)码的准时沿是连续两个P码元中的第二个码元的上升沿，当连续两个码元的高电平持续时间达到P码元的要求时，才能确定秒准时沿，但此时秒的准时刻已经过去了 8ms。为了能够提取出的秒准时沿，通过观察P码元的个数count_p，产生一个屏蔽信号Mask，该信号在秒准时沿到来前一个时钟时刻打开，在秒准时沿所在高电平过后下一个时钟时刻关闭，那么秒准时沿将是Mask信号与进入的IRIG-B信号相“与”的结果，利用这种组合逻辑实现PPS信号的同步提取。秒脉冲产生原理如图3所示。初始时刻count_p等于0，在第一次观察到连续两个P码元以后，每遇到一个P码元将count_p加I,之后再次观察到连续两个P码元时,将count_p清零。在count_p等于10这段时间，就是Mask信号为高电平的时间。码元位置代表各种不同的时间信息，前59位码元包含年、月、日、时、分、秒信息，71 74位码元为时间质量。IRIG-B时间信息提取流程如图4所示。模块定义一个100位的寄存器，在解码过程中，把与码元位置对应的寄存器位，设置成相应的电平，P码元设置为低电平。然后进行数据的串并转化，最后把收集的BCD码时间转化为二进制码时间信息。接收完成后，模块将解码出的时间、状态信息存于相应的寄存器中，信号选择模块根据寄存器中的状态信息，选择一路外部时间基准源作为时间同步源，并利用选择的外部时间基准源生成高精度的秒脉冲信号，在高精度秒脉冲的同步下将IRIG-B解码模块、GPS/北斗解码模块输出的时间信息按照规定编码写入时间信息寄存器模块。信号选择模块根据状态信息status_time_bd、lockstar_gps、timeQ 从 PPS_GPS、PPS_BD、PPS_B三路秒脉冲信号中筛选出时间同步信号PPS_IN，PPS_IN的筛选原则如下:I)卫星授时源正常工作时，使用卫星授时源。2)GPS、北斗卫星授时源同时有效时，根据用户配置要求，选择其中一路卫星授时源优先，另一路作为备用授时源。3)当卫星授时源都失效时，根据B码的时间质量，决定是否使用B码作为同步源。4)三路路外部时间基准信号都无效时，PPS_IN持续低电平。GPS/北斗信号中的NEMA语句仅提供毫秒级时间，IRIG-B码仅提供秒级时间，作为时间服务器的基准时钟源，这样的时间精度是不能满足网络时间服务器的要求的。如果需要提高时间精度，就需要微秒时间计数模块产生微秒级时钟。该模块采用高精度恒温晶振作为计数时钟源，可以很好地满足系统微秒级时钟的精度要求。由于恒温晶体振荡器具有优异的短期频率稳定度和频率温度稳定度，所以，短期内的恒温晶振输出频率可认为保持不变。但长期来看，恒温晶振的固有频偏会影响时钟计数的准确性。因此，模块使用秒脉冲信号在秒时钟到来的时刻复位计数电路，以消除长期的累积误差。该模块的结构框图如图5所示，其工作流程如下:模块由复位模块、预分频模块、计数模块和微秒寄存器组成。外部I 20兆的恒温晶振接入预分频模块进行分频，以产生周期为I微秒的计数时钟，供计数模块进行计数。计数模块等待复位模块输出的复位信号为0，才开始正常计数，否则，在复位信号为I的情况下，计数模块中的计数值复位为O。计数模块还包含计数值读取功能，当模块收到微秒读取请求uTime_req,模块暂停计数,并且锁存当前计数器中的数值,再通过读写接口将计数值刷新到时间信息寄存器。复位模块与秒脉冲信号相连，当秒脉冲来临，则复位模块将复位信号由O变为1，并在下一个周期回到O状态，以实现计数器的周期性复位。值得注意的是，由于固有频偏或者外部干扰因素的存在，秒脉冲来临时计数值可能会偏离999999这个期望计数值。为了防止由于微秒计数偏移造成的基准时钟源偏差，计数模块在收到复位信号后会首先检查当前计数值与期望计数值之间的差值。如果差值大于±3，则说明恒温晶振已远远超出正常工作误差范围，模块立刻停止计数并发出告警信息，刷新到时间信息寄存器。如果当前计数值大于期望计数值并且在+3的允许范围内，则使用期望计数值替换当前计数值，以避免后级的时间调整模块出现进位错误。解码的时间信息和微秒信息、状态信息等存放在时间信息寄存器模块中，由复杂可编程逻辑器件(CPLD)中的片内静态存储器(SRAM)实现。片内静态存储器有四条地址线，数据线宽度为16位，共提供16个长度为16字节的寄存器。寄存器地址和功能分配如图6所示。网络时间服务器接口模块为硬件的基准时钟源提供层和软件的网络时间服务器应用层之间提供透明转换接口，主要工作是将时间信息寄存器中的时间信息转换为网络时间服务器可接受的时间格式，实现网络时间服务器的参考时钟获取。该模块由两部分构成，运行于Linux系统的时间信息寄存器读取驱动模块和网络时间服务器参考时钟接口模块。时间信息寄存器读取驱动模块按照Linux字符设备驱动模式编写，其主要核心结构为驱动操作指针struct file_operations,该结构定义如下:struct file_operations rtc_fops = {.0wner = THIS_MODULE,.read = cpld_read,.write = cpld_write,.1octl = cpld一 ioctl，.0pen = cpld_open,.release = cpld_release,
}；除此之外，模块还定义了函数 static irqretum_t cpld_interrupt (int irq,void*dev_id)用以处理秒脉冲中断。当模块被加载，系统首先调用cpld_open申请内存、中断等资源，并检查时间信息寄存器的状态位是否正常。接下来，等待外部的秒脉冲信号并调用cplcLinterrupt中断处理函数进行处理。中断函数首先从时间信息寄存器读取标准时间格式信息(不包括微秒)，然后对取回的数据进行调整。调整的原因主要有两点:一是模块是在秒脉冲到来时间读取寄存器的，此时寄存器保留的实际是上一秒得到的解码时间，因此当前时间与读取时间存在I秒的误差，需要软件进行补偿；二是当选择的信号源类型不同时，时间格式寄存器中的时间格式存在一定的差别，需要使用软件进行格式调整。时间调整的流程如下:1)根据收到的当前年份当前判断是否为闰年；2)根据信号类型判断时间来源与时区；3)因为IRIG-B的解码时间只提供年日信息，所以如果当前接收的是GPS/北斗信号，则将时间也转换为年日信息；

4)如果当前接收的是GPS/北斗信号，则收到的是UTC时间，而如果接收的是IRIG-B信号，则收到的是时区时间，因此还需要进行时区处理，将时区时间转换为UTC时间。如果在加减时区之后出现大于23或者小于O的情况则需要依次对时以上的单位日、年进行修改；5)由于接收到的时间信号是上一秒处理后的信号，所以所有的秒信号都需要作加I处理。如果处理之后出现需要进位的情况，则需要依次对于秒以上的单位分、时、日、年进行修改；6)最后将年、日格式转换为年、月、日格式，暂存于本地缓冲。函数cplcLread为时间读取提供接口，其主要工作为从时间信息寄存器中读取微秒信息，并与本地缓冲中的时间信息拼合成完整的时间格式，提供给网络时间服务器参考时钟接口使用。为了防止微秒读取时微秒时间计数模块中的数值正在变化，因此函数会连续读取两次微秒时间，以保证当前微秒计数值处于稳定状态。如果不同，则继续读取，直到连续两次微秒时间相同 为止。网络时间服务器参考时钟接口模块按照网络时间服务器接口要求编写，其主要核心结构为参考时钟操作指针struct refclock,该结构定义如下:struct refclock refclock_cpld = {
cpld_start,/*启动参考时钟*/
cpld_shutdown,/*关闭参考时钟*/
cpld_poll,/*轮询参考时钟*/
noentry,/* 未用 */
noentry,/* 未用 */
noentry,/* 未用 */
NOFLAGS/* 未用 */
}；当中关键函数为参考时钟轮询函数static void cpld_poll (int unit, structpeer*),该函数从驱动模块中获得标准时间格式信息,并转化到数据结构struct peer当中，再提交给网络时钟服务器处理。在嵌入式高精度网络时钟服务器系统的实际应用中，系统在大多数情况下会部署在无人值守的场合，同时部署的网络环境复杂多变，因此系统只会在出厂前预置系统的MAC地址，IP地址只会在部署在实际应用场合时才会设置。为了解决这一问题，系统包含了通过媒体访问控制(MAC)地址远程查询和设置网络地址的功能，其主要工作流程如下:地址解析协议(ARP)是主机在发送帧前将目标IP地址转换成目标MAC地址的协议。通过对ARP协议组包和解包过程的改变，可以使ARP协议兼有目标IP地址转换成目标MAC地址和目标MAC地址转换成目标IP地址的能力，从而满足系统的需求。在通用ARP协议中，目标硬件地址部分为空，因此通过该字段是否填入数据，可以区分当前ARP查询数据包完成哪一种查询功能。当需要查询系统IP地址，则ARP查询数据包在目标硬件地址部分加入待查询系统的媒体访问控制(MAC)地址，当TCP/IP协议栈中的ARP层解析程序接收到该数据包时，首先检查数据包目标硬件地址是否为空。如果数据包目标硬件地址部分内容与系统MAC地址相同，则填入地址解析协议(ARP)格式数据包的目标协议地址部分发送回查询主机，当查询主机接收返回的ARP应答数据包时，则检查目标硬件地址部分数据是否与待查询主机一致，一致则提取目标协议地址中的网络地址并返回给查询界面。远程网络地址查询交互流程如图7所示。远程设置网络地址功能与查询功能相似，也是通过伪装Telnet登录请求数据包获得远程设置网络地址的能力。系统中运行远程网络设置地址进程，负责监听网络端口 I获得设置网络地址数据包。为了使远程主机可以对未设置网络地址的系统进行IP地址设置，远程主机首先需要将系统MAC地址和欲设置网络地址通过ARP工具绑定。绑定之后，远程主机向系统端口 I发送伪装的Telnet登录请求包，系统进程接收之后从数据包的IP层数据解析出目的IP地址，并将该地址设置到系统之中。为了使设置的地址立即生效，进程在设置完毕之后立即重新启动网络服务。在完成设置后，为了验证是否网络地址设置成功，进程断开当前连接并强制启动查询主机的Telnet客户端，如果客户端能够成功连接系统，则证明IP地址已设置成功。应用上述模块和方法可形成本发明所述的嵌入式高精度网络时钟服务器系统，本领域的技术人员应当意识到在不脱离本发明技术方案所给出的技术特征和范围的情况下，对技术内容所作的增加，以本领域一些同样内容的替换，均应属本发明的保护范围。
权利要求
1.一种嵌入式高精度时钟服务器系统，其特征在于: 所述的时钟服务系统包括:时钟源解码模块、微秒时间计数模块、恒温晶振模块、时间信息寄存模块、网络时间服务器接口模块、网络时间服务器模块、系统存储模块和系统远程访问模块； 所述的时钟服务系统还包括两个端口:时钟基准源端口和网络端口 ； 所述的时钟基准源端口用于输入时钟基准源信号，时钟基准源信号包括:GPS信号、靶场仪器组(IRIG-B)码和北斗信号； 所述的网络端口用于时钟服务系统与外部网络上的其他设备信息交换； 所述的时钟源解码模块根据外部输入的GPS信号、靶场仪器组(IRIG-B)码或北斗信号产生标准格式时间信息和秒脉冲信号，并将标准格式时间信息输出给时间信息寄存模块，将秒脉冲信号输出给微秒时间计数模块； 所述的微秒时间计数模块使用 恒温晶振模块输出的时钟信号计数，并使用时钟源解码模块输出的秒脉冲信号对晶振计数进行同步，微秒时间计数模块将产生的微秒级时钟信号输出给时间信息寄存模块； 所述的恒温晶振模块用于产生稳定的高精度的时钟信号，并将时钟信号输出给微秒时间计数模块； 所述的时间信息寄存模块用于寄存时钟源解码模块输出的标准格式时间信息和微秒时间计数模块输出的微秒级时间信息，并将时间信息输出给网络时间服务器接口模块；所述的网络时间服务器接口模块根据网络时间服务器模块请求信号，读取时间信息寄存模块中的标准格式时间信息和微秒时间信息，并标准格式时间信息送入网络时间服务器； 所述的网络时间服务器模块根据时间信息寄存模块中的标准格式时间信息和微秒时间信息，计算产生校准后的时间信息，并根据网络时间协议(NTP)、简单网络时间协议(SNTP)和日时间协议(Daytime)将校准后的时间信息通过系统远程访问模块发送到网络端口 ； 所述的系统存储模块用以存储网络时间服务器模块运行时所需要的系统工作参数、网络时间对时误差、系统应用程序等信息； 所述的系统远程访问模块将网络时间服务器模块的时间信息发送到网络端口上，网络端口上的设备还可以通过系统远程访问模块对网络时间服务器模块进行远程访问和管理。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于:所述的时钟源解码模块所使用的解码方法为: 1)时钟基准源端口接收到外部时间基准源信号后，时钟源解码模块根据时间基准源信号的状态信息，按优先顺序选择外部时间基准源作为时间同步源，选择顺序为GPS信号、IRIG-B码、北斗信号； 2)对选择的时间基准源信号进行时钟解码，得到标准格式时间，时间格式为年、月、日、时、分、秒; 3)如果时间基准源信号为GPS信号或北斗信号，则等待秒冲信号到来，如果外部时钟源使用靶场仪器组(IRIG-B)码，则从靶场仪器组(IRIG-B)码中解码出秒脉冲信号； 4)当秒脉冲信号出现时，将解码完成的标准时间格式信息写入时间信息寄存，同时利用秒脉冲信号产生中断，通知后端网络时间服务器接口模块读取。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于:所述的微秒时间计数模块产生微秒时间信息的方法为: 1)对I 20兆恒温晶振模块产生的时钟信号分频为周期为I微秒的时钟信号，并根据分频输出信号进行计数； 2)当外部时间基准信号的秒脉冲信号出现时，清空计数器值并复位计数模块，对恒温晶振模块产生的时钟信号重新进行计数； 3)当收到网络时间服务器模块的时钟读取信号，则锁定当前计数器中的计数值，并刷新到时间信息寄存当中 ，供后端读取。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于:所述的网络时间服务器接口模块所采用的读取时间信息的方法为: 1)检查时间信息寄存的状态标志位是否为0x5A5A，如果是则说明时钟解码及微秒计数正常，如果否则说明模块异常，模块停止时钟读取并发送告警信号； 2)等待时钟源解码模块的中断输入信号，如果中断来临则从时间信息寄存读取标准格式时间，并对当前时间进行秒数加I操作，以弥补当前时间和寄存时间之间的读取间隔误差; 3)当网络时间服务器时间轮询请求到来，发出微秒时间读取请求并从时间信息寄存读出微秒时间； 4)将标准格式时间和微秒时间转换组合为网络时间服务器要求的时间格式，并提交给网络时间服务器。
5.基于权利要求1所述系统的一种通过媒体访问控制(MAC)地址远程查询网络地址的方法，其特征在于:该方法包括如下步骤: 1)按照地址解析协议(ARP)格式伪装网络地址查询数据包，在目标硬件地址部分加入待查询系统的媒体访问控制(MAC)地址； 2)修改系统地址解析协议(ARP)层解析程序，检查数据包目标硬件地址是否为空，如果为空则说明该数据包为正常数据包，按照正常地址解析协议流程处理，否则转入远程网络地址查询； 3)检查数据包目标硬件地址部分内容是否与媒体访问控制(MAC)地址相同，如果相同则从本机获得本地网络地址，并填入地址解析协议(ARP)格式数据包的目标协议地址部分发送回查询主机，如果不同则丢弃该数据包； 4)查询主机接收返回的地址解析协议(ARP)格式数据包并解析该数据包，如果目标硬件地址部分数据与待查询主机一致，则提取目标协议地址中的网络地址并返回给查询界面，否则丢弃该数据包。
6.基于权利要求1所述系统的一种通过媒体访问控制(MAC)地址远程设置网络地址的方法，其特征在于:该方法包括如下步骤: 1)远程主机通过地址解析协议(ARP)工具将需设置主机的媒体访问控制(MAC)地址和网络地址绑定，再通过远程登陆协议(Telnet)工具向网络I号端口发出远程登录请求； 2)系统监听网络I号端口，接收远程登陆协议(Telnet)登录请求数据包，并解析出数据包中的目的网络地址；3)将取出的目的网络地址设置到系统，并重新启动网络服务使新的目的地址生效，同时发出登录拒绝数据包； 4) 远程主机收到登录拒绝数据包之后，关闭该连接并在网络23号端口重新发出远程登录请求，完成新的网络地址的使用。
全文摘要
本发明公开了一种嵌入式高精度时钟服务器系统，该系统时钟源接入及解码模块、微秒时间计数模块、时间信息寄存器模块、网络时间服务器接口模块、网络时间服务器模块、系统存储模块和系统远程访问模块组成。该系统可根据信号质量自动选择GPS信号、靶场仪器组(IRIG-B)码或北斗信号作为系统外部时间基准信号，并通过系统内部的恒温晶振产生微秒级时间，提高系统基准时间源精度，并同时提供网络时间协议(NTP)、简单网络时间协议(SNTP)和日时间协议(Daytime)供网络中其它客户端进行时间校准。此外，该系统还可以通过远程方式反向查询和设置系统网络地址，降低了网络管理难度。本发明能实现0.1毫秒级误差的网络时间校时服务，弥补了传统时间服务器时间基准信号切换困难、时间精度较低、管理不便的缺陷。
文档编号H04J3/06GK103152117SQ201210378738
公开日2013年6月12日 申请日期2012年9月14日 优先权日2012年9月14日
发明者周磊, 吴宁, 张肖强, 叶云飞, 战金玉, 葛昀, 孙科, 武治平 申请人:南京航空航天大学