基于STM32F107VC的IEEE1588精密时钟同步分析与实现.doc

基于 STM32 F107 VC 的 I 基于 STM32 F107 VC 的 IEEE 1588 精密 时钟同步分析与实现 张小强 , 谢鹏程 (华南理工大学 机械与汽车工程学院 , 广东 广州 510640) 摘 要 :随着网络化与分布式系统的应用 ,对系统各节点间的时钟同步精度要求越来越高 ,尤其在分布式运动控制中 , 高精度时钟同步更是一切应用的基础 。针对此问题 ,首先分析了 IE E E 1588 时钟同步的基本原理 ,并从理论上深入研究了 影响时钟同步的关键因素 ,经过综合分析对比各实现方案的优劣 ,创新性提出了具有较高性价比的基于 S TM32 F107V C 的 IE E E 1588 实现方案 ,通过捕获硬件时间戳和校正频率漂移 ,在自定义协议中实现了低于 300 ns 的高精度时钟同步 。 关键词 : IE E E 1588 ; S TM32 F107V C ; 时钟同步 ; 时间戳 中图分类号 : TN911 . 7234 文献标识码 : A 文章编号 X (2011) 1320172203 Analysis and Implementa t ion of IEEE 1588 Prec ision Clock Synchron iza tion Ba sed on STM32 F107 VC Z HA N G Xiao2qia ng , XIE Peng2cheng ( So ut h China U nive r sit y of Technolo gy , Guangzho u 510640 , China) Ab stract : A higher p reci sio n of clock synchro nizatio n i s needed wit h t he develop ment of net wo r k a nd di st ributed system , a nd e sp ecially t he high2p reci sio n clock synchro nizatio n i s t he fo undatio n of all applicatio ns in a di st ributed mo tio n co nt rol sys2 t em. The ba sic p ri nciple of IE E E 1588 sta nda r d i s int ro duced , a nd t he key f acto r s w hich aff ect t he clock synchro nizatio n a re st udied t heo retically. Thro ugh co mp a ri so n of vario us met ho ds , t he be st co st2eff ective implementatio n ba sed o n S TM32 F107V C microp roce sso r i s decided , and t he high p reci sio n clock synchro nizatio n belo w 300ns i s realized by cap t uring ha r dwa re time stamp a nd adj usting f requency drif t . Ke ywords : IE E E 1588 ; S TM32 F107V C ; clock synchro nizatio n ; time sta mp 统的各个节点 ,按发送或接收时间信息的角色 ,可分为 主节点和从节点 。协议通过在主从节点之间交换 P T P 消息来实现精确时钟同步 ,其基本原理[ 6 ] 如图 1 所示 。 0 引 言 在分布式系统应用[ 1 ] 中 ,由于各节点物理上的分散 性 ,要保证系统整体的高精度协调运动 ,时钟同步一直 是个关键问题 ,现有的解决方案中 , I E E E 1588 精密时 间协议 ( P T P) [ 2 ] 较为突出 ,但诸多实现方案中 ,无论是 F P GA 定制[ 3 ] 或纯软件实现[ 4 ] 或其他方式[ 5 ] ,均存在成 本较高或精度不够的问题 ,性价比不高 ,本文通过深入 研究其多种实现方案的优劣 ,提出了现今具有较高性价 比的基于 S TM32 F107V C 的 I E E E 1588 实现方案 , 极 好的满足了分布式系统的应用 ,尤其在中高端工业控制 的分布式应用中 ,具有较高的市场价值和工程意义 。 1 IE