一种PTP精密授时系统技术方案

一种PTP精密授时系统，涉及精密授时系统领域，目的在于解决现有技术中外围器件多，设计复杂和占用面积大的问题，包括一个主模块和一个从模块，主模块和从模块的结构一致；主模块和从模块分别包括电源电路、微控制单元、支持IEEE1588协议的PHY和时钟模块；电源电路连接到微控制单元、PHY和时钟模块；微控制单元的I/O端口连接到PHY的I/O端口；时钟模块连接到微控制单元的I/O端口；主模块和从模块的PHY之间通过网线连接，实现了高集成度、小体积与高精度测量。精度测量。精度测量。

【技术实现步骤摘要】
一种PTP精密授时系统


[0001]本申请属于涉及精密授时系统领域，具体涉及一种PTP精密授时系统。

技术介绍

[0002]现在的许多系统都离不开时间同步的要求，比如测试与测量系统、电力系统、通信系统、工业自动化及分布式系统等，而随着系统范围的扩大及分散控制的发展，各个控制节点的时间同步变得越来越重要。
[0003]目前的时间同步系统基本采用GPS时钟系统进行同步和授时，这种方式存在一定的安全隐患，而且后期的升级换代变得很困难和昂贵。采用的NTP协议虽然可以对系统的时间进行同步，但是NTP协议的精度偏差达到毫秒级的能力，对于那些要求微秒级或更高精度的场合就没法使用了。而PTP时间精准协议的出现，为实现特定场所的高精度要求提供了可行的途径。
[0004]PTP同步的主要原理是通过一个同步信号周期性地对网络中多个节点的时间进行同步，通过软硬件的结合，可以得到远远高于NTP的同步精度。PTP的同步精度与PTP协议的实现方式有很大关系，如果使用纯软件来实现，它的精度可能与NTP差不多，而采用全硬件实现，利用FPGA实现网络协议栈和PTP协议，它的精度会达到纳秒级，但是开发难度大，成本高。现有ptp方案采用vxworks或 linux系统，对硬件要求高，需要应用处理器，外围器件多，bom成本高，PCB设计复杂，PCB占用面积大。

技术实现思路

[0005]本申请公开了一种PTP精密授时系统，目的在于解决现有技术中外围器件多，设计复杂和占用面积大的问题。
[0006]为了解决上述问题，本申请采用以下解决方案：
[0007]一种PTP精密授时系统，包括主模块和从模块，主模块和从模块的结构一致；
[0008]主模块包括第一电源电路、第一微控制单元、支持IEEE1588协议的第一PHY 和第一时钟模块；
[0009]第一电源电路连接到所述第一微控制单元、第一PHY和第一时钟模块；所述第一微控制单元的I/O端口连接到第一PHY的I/O端口；所述第一时钟模块连接到第一微控制单元的时钟信号输入端；
[0010]从模块包括第二电源电路、第二微控制单元、支持IEEE1588协议的第二PHY 和第二时钟模块；
[0011]第二电源电路连接到所述第二微控制单元、第二PHY和第二时钟模块；第二微控制单元的I/O端口连接到第二PHY的I/O端口；第二时钟模块连接到第二微控制单元的时钟信号输入端；
[0012]主模块和从模块的PHY之间通过网线连接。
[0013]优选地，第一微控制单元和第二微控制单元的型号均采用stm32f407。
[0014]优选地，第一时钟模块和第二时钟模块均采用晶体振荡器。
[0015]优选地，第一PHY和第二PHY的型号均选取为DP83640。
[0016]优选地，主模块和从模块还分别包括LED指示灯，分别连接到所述第一微控制单元和第二微控制单元。
[0017]本申请采用两个结构一致的主模块和从模块，实现了一种结构简单、高集成度、使用元件少的PTP授时系统；本申请使用器件极少，所以模块面积也很小，方便用户使产品小型化和轻理化；本申请采用微控制器stm32f407，内部集成了硬件时间戳，保障了纳秒级的同步精度；设置的LED指示灯方便人员直观观察系统状态。
附图说明
[0018]图1为本技术的主模块或从模块的结构示意图；
[0019]图2为实施例1的配置示意图；
[0020]图3为本实施例1中主模块的LED指示灯工作流程图；
[0021]图4为本实施例1中从模块的LED指示灯工作流程图；
[0022]图5为本实施例2中主模块和从模块同步时的PTP协议运行任务流程图。
[0023]其中，1
‑
主模块，2
‑
从模块。
具体实施方式
[0024]本申请公开了如图1所示的一种PTP精密授时系统，包括主模块1和从模块2，主模块1和从模块2的结构一致；主模块1包括第一电源电路、第一微控制单元、支持IEEE1588协议的第一PHY和第一时钟模块；第一电源电路连接到所述第一微控制单元、第一PHY和第一时钟模块；第一微控制单元的I/O端口连接到第一PHY的I/O端口；第一时钟模块连接到第一微控制单元的时钟信号输入端；从模块包括第二电源电路、第二微控制单元、支持IEEE1588协议的第二PHY和第二时钟模块；第二电源电路连接到所述第二微控制单元、第二PHY 和第二时钟模块；第二微控制单元的I/O端口连接到第二PHY的I/O端口；第二时钟模块连接到第二微控制单元的时钟信号输入端；主模块1和从模块2的 PHY之间通过网线连接。
[0025]主模块1和从模块2结构相同，均包括电源电路、微控制单元、支持IEEE1588 协议的PHY和时钟模块，内部工作原理也相同。
[0026]其中，电源电路给微控制单元、支持IEEE1588协议的PHY和时钟模块供电；微控制单元控制逻辑工作；时钟模块为微控制单元提供准确的时钟源；phy是一种网络物流接口模块，提供网络物理支持。
[0027]微控制单元的型号优选采用stm32f407；时钟模块可以采用晶体振荡器。 PHY的型号可以选取为DP83640，DP83640支持IEEE1588协议。
[0028]另外，还可以设置与微控制单元连接的LED指示灯作为状态指示灯，该LED 指示灯指示时间是否有效。该PTP精密授时系统接收GPS模块发出的1pps信号。
[0029]实施例1
[0030]本实施例的配置方式如图2所示，BD/GPS接收机模块接收卫星UTC时间， BD/GPS接收机模块将串口时间信息发送到PTP精密授时系统的主模块1，BD/GPS 接收机模块还向主模块1发送1pps信号。PTP精密授时系统的主模块1接收到 BD/GPS接收机模块发送的串口时
间信息，当收到1pps信号中断时，将串口获得的有效时间输入到微控制器模块的时间戳寄存器中，完成主模块与BD/GPS接收机模块的时间同步。从模块2通过连接的网线与主模块1同步。
[0031]本实施例主模块1的工作流程图如图3所示，其LED指示灯闪烁在微控制单元的指令下规则如下：
[0032](a1)开机时，LED指示灯亮灭交替，共闪10下；
[0033](b1)若没有收到GPS模块发送的时间信息或时间信息无效时LED指示灯灭。
[0034](c1)若收到GPS模块发送的时间信息且时间信息有效时，LED指示灯随着 GPS模块发送的1pps信号的进入亮200ms。
[0035]本实施例从模块2的工作流程图如图4所示，其LED指示灯在微控制单元的指令下闪烁规则如下：
[0036](a2)开机时，LED指示灯亮灭交替，共闪10下；
[0037](b2)若没有收到GPS模块发送的时间信息或时间信息无效时LED指示灯灭。
[0038](c2)若收到GPS模块发送的时间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PTP精密授时系统，其特征在于：包括主模块(1)和从模块(2)，主模块(1)和从模块(2)的结构一致；主模块(1)包括第一电源电路、第一微控制单元、支持IEEE1588协议的第一PHY和第一时钟模块；所述第一电源电路连接到所述第一微控制单元、第一PHY和第一时钟模块；所述第一微控制单元的I/O端口连接到第一PHY的I/O端口；所述第一时钟模块连接到第一微控制单元的时钟信号输入端；从模块(2)包括第二电源电路、第二微控制单元、支持IEEE1588协议的第二PHY和第二时钟模块；所述第二电源电路连接到所述第二微控制单元、第二PHY和第二时钟模块；所述第二微控制单元的I/O端口连接到第二PHY的I/O端口；所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：马战康，安媛，刘欢，
申请(专利权)人：西安佰骏电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：