一种分布式处理系统混合时钟同步方法与流程

本发明属于分布式处理系统领域，尤其是一种分布式处理系统混合时钟同步方法。

背景技术：

随着分布式应用的不断深入，很多领域根据需要开发了完成特定功能能的分布式处理系统。如何构造时钟系统来为不同的分布式网络系统提供有效的时间服务，成为了一项重要课题。而保证信息系统时间的正确性和一致性是构造时钟系统的基础。时钟同步主要解决以下两个方面的问题：

1、系统中所有节点具有相同时间，即系统中的节点以某种策略相互通信，最后达到整个系统在时间上的一致性；

2、系统的时间要准确。根据应用领域所允许的时间偏差及成本考虑，选用不同的基准作为时间源，从而达到时间精度的要求。

根据时钟同步的实现机制来看，具体的时钟同步实现方法分为硬件时钟同步、软件时钟同步和混合时钟同步。

硬件时钟同步。硬件时钟同步是指利用一定的硬件设施，如gps接收机、utc接收机、专用的时钟信号线路等进行的局部时钟之间的同步，操作对象往往是计算机的硬件时钟。硬件同步可以获得很高的同步精度，但需引入专用的硬件同步设备，这使得时钟同步的代价较高，且操作不便。硬件同步方法适合小规模系统，在一个大规模分布式系统完全采用硬件同步方法是不现实的。

软件时钟同步。软件时钟同步是利用时钟同步算法进行的节点局部时钟之间的同步。软件时钟同步工作量很大，且节点间的同步偏差容易积累。软件同步的操作对象通常是各节点的逻辑时钟，一般并不需要对节点的硬件时钟进行操作，所以软件同步更加灵活，成本也较硬件同步低。

混合时钟同步。混合时钟同步是把硬件时钟同步和软件时钟同步的优点结合起来。混合同步方案的同步精度一般要比硬件时钟同步低，但却比软件时钟同步高，且实现成本可以接受。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种分布式处理系统混合时钟同步方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种分布式处理系统混合时钟同步方法，其分为主节点时间同步及从节点时间同步；

主节点时间同步的方法为：主节点利用原子钟csacsa.45s的1pps同步功能实现与gps时间同步，并作为整个系统的时间基准；

从节点时间同步的方法为：利用主节点内can控制器sja1000的接收同步脉冲产生功能和自接收功能，并使同步脉冲被所有can节点当作硬件中断信号使用。

而且，从节点时间同步的具体步骤为：主节点can控制器sja1000发送自接收数据帧，在同步脉冲上升沿时刻，主节点记录本地时间tm，从节点将本地计数器清零；主节点can控制器sja1000发送包含时间tm的自接收数据帧，在同步脉冲上升沿时刻，各从节点将本地处理器内计数器值复位为ts，其中ts＝tm+δt，δt为第二个同步脉冲到来时刻各子节点本地计数器值。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明分布式处理系统混合时钟同步方法，通过主节点时间同步和从节点时间同步实现分布式处理系统混合时钟同步，关键的同步步骤都是基于硬件功能实现，最大限度减小了软件执行时间的不确定性。

附图说明

图1是本发明的分布式系统示意图；

图2是本发明的从节点时间同步时序图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步详述。

一种分布式处理系统混合时钟同步方法分为主节点时间同步及从节点时间同步，如图1所示为分布式系统示意图。其结构包括：原子钟、主节点、can总线、can总线控制器sja1000，从节点，从节点1、从节点2……从节点n。其中主节点连接原子钟，can总线控制器sja1000连接主节点与从节点1、从节点2……从节点n。

主节点时间同步的方法为：主节点利用原子钟csacsa.45s的1pps同步功能实现与gps时间同步，并作为整个系统的时间基准。

从节点时间同步的方法为：利用主节点内can控制器sja1000的接收同步脉冲产生功能和自接收功能，并使同步脉冲被所有can节点当作硬件中断信号使用。

如图2为从节点时间同步时序图，其具体步骤为：主节点can控制器sja1000发送自接收数据帧，在同步脉冲上升沿时刻，主节点记录本地时间tm，从节点将本地计数器清零；主节点can控制器sja1000发送包含时间tm的自接收数据帧，在同步脉冲上升沿时刻，各从节点将本地处理器内计数器值复位为ts，其中ts＝tm+δt，δt为第二个同步脉冲到来时刻各子节点本地计数器值。由于主节点与gps时间时刻保持同步，因此整个系统的各个节点也实现了与gps时间同步。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

技术特征：

1.一种分布式处理系统混合时钟同步方法，其特征在于：分为主节点时间同步及从节点时间同步；

主节点时间同步的方法为：主节点利用原子钟csacsa.45s的1pps同步功能实现与gps时间同步，并作为整个系统的时间基准；

从节点时间同步的方法为：利用主节点内can控制器sja1000的接收同步脉冲产生功能和自接收功能，并使同步脉冲被所有can节点当作硬件中断信号使用。

2.根据权利要求1所述的一种分布式处理系统混合时钟同步方法，其特征在于：所述从节点时间同步的具体步骤为：主节点can控制器sja1000发送自接收数据帧，在同步脉冲上升沿时刻，主节点记录本地时间tm，从节点将本地计数器清零；主节点can控制器sja1000发送包含时间tm的自接收数据帧，在同步脉冲上升沿时刻，各从节点将本地处理器内计数器值复位为ts，其中ts＝tm+δt，δt为第二个同步脉冲到来时刻各子节点本地计数器值。

技术总结
本发明涉及一种分布式处理系统混合时钟同步方法，其主要技术特点为：分为主节点时间同步及从节点时间同步。主节点时间同步的方法为：主节点利用原子钟CSACSA.45s的1PPS同步功能实现与GPS时间的同步，并作为整个系统的时间基准。从节点时间同步的方法为：利用主节点内CAN控制器SJA1000的接收同步脉冲产生功能和自接收功能，并使同步脉冲被所有CAN节点当作硬件中断信号使用。本发明通过主节点和从节点时间同步，能够实现对于分布式系统精确的时间同步。

技术研发人员：毋兴涛;程关德;刘红光;张子山;高峰
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七0七研究所
技术研发日：2020.01.03
技术公布日：2020.05.29