一种基于arm的网络时钟同步系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子信息技术领域，尤其涉及一种基于ARM的网络时钟同步系统及方 法。
【背景技术】
[0002] 网络时钟同步是网络测量中面临的一个较为严重的问题，时钟的不同步会造成延 迟、抖动和时间信息有关的测量准确性。
[0003] 在实际应用中，许多现实生活中过程需要高精确度时间，如：重大考试各个考场的 打铃、电力系统内众多的计算机监控系统、保护装置、故障录波器等方面，时间同步要在秒 级甚至毫秒级以内。目前，同步时间主要依赖于互联网上网络时间协议NTP(networktime protocol)服务器，但是随着连入的设备越来越多，服务器距离较远，常常发生NTP服务器 的访问拥堵和延时，不能及时同步时间，并且高度依赖互联网。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种成本低、授时准 确的局域网内的时钟同步系统及方法，以解决分布式系统时钟不同步的问题。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于ARM的网络时钟同步系 统，包括：
[0006] GPS卫星授时模块、NTP服务器、硬件守时模块、客户端模块；
[0007] GPS卫星授时模块，用于获取卫星时间信息；
[0008] NTP服务器，用于解析获取的卫星时间信息，提取并转化为标准格式时间；还用于 根据硬件守时模块获取时间信息；
[0009] 硬件守时模块，用于NTP获取服务器最新更新的时间，并保持时间可靠计数，为 NTP服务器提供时间；
[0010] 客户端模块，用于接收NTP服务器提供的时间。
[0011] 按上述方案，所述GPS卫星授时模块包括主机、以及与主机连接的天线和输出接 口电路。
[0012] 按上述方案，所述NTP服务器包括嵌入式ARM处理器模块和网络接口模块，所述 ARM处理器模块包括复位电路、晶振电路、电源电路、JTAG仿真接口电路、LCD接口电路和1/ 〇接口电路。
[0013] 按上述方案，所述ARM处理器为移植入Linux操作系统的ARM处理器，所述ARM处 理器的网卡驱动程序为移植入NTP协议的网卡驱动程序。
[0014] 按上述方案，所述ARM处理器与GPS卫星授时模块连接。
[0015] 按上述方案，所述硬件守时模块包括FPGA处理器、恒温晶振、秒脉冲和时标输出 接口电路。
[0016] -种基于上述基于ARM的网络时钟同步系统的网络时钟同步方法，具体步骤为：
[0017] 1)GPS授时模块根据超时授时算法，间隔3s采用一站单机授时极快获取卫星时间 信息，并通过接口电路输送至NTP服务器；
[0018] 2)NTP服务器将从GPS授时模块获取的信息解析，提取时间信息，并将其转化为标 准时间格式，校准本地系统时间；
[0019] 3)若NTP服务器时间有更新，硬件守时模块获取服务器最新更新的时间，采用恒 温晶振以及FPGA处理器保持时间可靠计数；
[0020] 4)客户端发送一个NTP消息给NTP服务器，该NTP消息带有它离开客户机时的时 间戳T1 ;
[0021] 5)当上述NTP消息到达服务器时，服务器加上自己的时间戳T2 ;
[0022] 6)服务器再发送包括时间戳T2的NTP消息给客户机，此时再附加上它离开服务器 时的时间戳T3 ;
[0023] 7)当此NTP消息到达客户端时，客户端记录此时的时间戳T4。
[0024] 8)客户端同时记录往返传输延迟时间ts，若ts大于10ms，则丢弃该NTP包，否则 进行下一步；
[0025] 9)由步骤4)至7)并根据NTP校时算法可得服务器和客户端之间的时间偏差t、 两者之间单程的网络传输时间d:
[0026]
[0027] d= (T2-T1) + (T4-T3)
[0028] 10)对步骤9)中计算的多个结果时间偏差t进行滤波，滤除传输时延较大的数据 包，采用滤波后的时间偏差t校正本地客户端系统时间。
[0029] 按上述方案，所述步骤2)中，NTP服务器采用卫星失步算法，若NTP服务器在30s 内未接收到GPS时间信息，则从硬件守时模块获取时间。
[0030] 按上述方案，所述步骤10)中对步骤9)中计算的多个时间偏差t进行滤波，滤除 传输时延较大的数据包，采用滤波后的多个时间偏差t的算术平均值校正本地客户端系统 时间。
[0031] 本发明产生的有益效果是：
[0032] 1.本发明提供了一种成本低、授时准确的局域网内的时钟同步系统及方法，以解 决分布式系统时钟不同步的问题。
[0033] 2.本发明用于在局域网内为分布式时钟提供简便、快速、精确的时间校准，减小了 由于互联网时间在传播过程的延迟等现象，保证了局域网内所有终端设备时间同步的准确 性，具有设计合理、可靠性高、环境适应性强、体积小、使用方便、低功耗等特点。
【附图说明】
[0034] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0035] 图1是本发明实施例网络时钟同步系统的结构示意图；
[0036] 图2为嵌入式NTP服务器的工作流程图；
[0037] 图3为客户端校时的工作流程图。
【具体实施方式】
[0038] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限 定本发明。
[0039] 如图1所示，一种基于ARM的网络时钟同步系统，它包括GPS卫星授时模块、NTP服 务器、硬件守时模块、客户端模块；
[0040] GPS卫星授时模块，用于获取卫星时间信息；
[0041] NTP服务器，用于解析获取的卫星时间信息，提取并转化为标准格式时间；还用于 根据硬件守时模块获取时间信息；
[0042] 硬件守时模块，用于NTP获取服务器最新更新的时间，并保持时间可靠计数，为 NTP服务器提供时间；
[0043] 客户端模块，用于接收NTP服务器提供的时间。
[0044] GPS授时模块包括主机、天线、输出接口电路；NTP服务器模块包括带Linux操作 系统的嵌入式ARM处理器模块、NTP软件算法、网络接口模块；ARM理器模块包括复位电路、 晶振电路、电源电路、JTAG仿真接口电路、LCD接口电路I/O接口电路；硬件守时模块包括 FPGA处理器，其中包括高精度恒温晶振、秒脉冲及时标输出接口电路；客户端模块包括手 机客户端模块、嵌入式客户端模块。
[0045] GPS卫星授时模块，采用一站单机授时，在极短时间内获取卫星信息，并且通过输 出接口电