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第 ４２ 卷 第 ６ 期
２０１９ 年 １２ 月
电 子 器 件Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ
Ｖｏｌ1049008 ４２ Ｎｏ1049008 ６Ｄｅｃ ２０１９
收稿日期２０１８－１２－１９ 修改日期２０１９－０１－０８
Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ＩＥＥＥ１５８８ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ＣｌｏｃｋＳｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＲＭ
ＷＡＮＧ ＪｉｎｑｉꎬＣｈｅｎ Ｈｏｎｇlowast(Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ａｎｄ ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓꎬＮｏｒｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ＣｈｉｎａꎬＴａｉｙｕａｎ ０３００５１ꎬＣｈｉｎａ)
ＡｂｓｔｒａｃｔＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｒｅ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｍｉｌｉｔａｒｙꎬ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｆｉｅｌｄｓ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅｉｒ ｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙꎬｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｉｌｉｔｙꎬｂｕｔ ｔｈｅｉｒ ｔｉｍｅ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｉｓ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｔｏ ｇｕａｒａｎｔｅｅ Ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｓｅｃｌｏｃｋ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｏｆ ＩＥＥＥ １５８８ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｎｏｄｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｅｔｈｅｒｎｅｔ ＡＲＭ ｉｓ ｃｈｏｓｅｎ ａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｈｉｐ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ ｃｈｉｐ ｔｏ ｍａｒｋ ｔｈｅｔｉｍｅ ｓｔａｍｐ ｉｎ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒꎬｓｏ ａｓ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｄｅｌａｙ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｃｌｏｃｋ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａ￣ｔｉｏｎ Ｔｈｅ ｃｌｏｃｋ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ａｃｈｉｅｖｅ ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄ ｃｌｏｃｋ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓꎬｉｍｐｒｏｖｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ａｎｄ ｃｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ Ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｄｉｓｔｒｉ￣ｂｕｔｅｄ ｓｙｓｔｅｍｓ ｒｅｑｕｉｒｉｎｇ ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｔｉｍｉｎｇＫｅｙ ｗｏｒｄｓｅｍｂｅｄｄｅｄ ｓｙｓｔｅｍꎻｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍꎻｔｉｍｅ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎꎻＩＥＥＥ１５８８ꎻｔｉｍｅｓｔａｍｐｓＥＥＡＣＣ１２６５２ꎻ７３２Ｋ ｄｏｉ１０３９６９ ｊｉｓｓｎ１００５－９４９０２０１９０６０３５
基于 ＡＲＭ 的 ＩＥＥＥ１５８８ 精密时钟同步协议实现
王晋祺ꎬ陈 鸿lowast
(中北大学仪器与电子学院ꎬ太原 ０３００５１)
摘 要分布式系统以高效灵活远程可控的特性在军事工业等领域有着广泛应用ꎬ但其时间同步性难以保证ꎮ ＩＥＥＥ １５８８精确时钟同步协议提供了一种在以太网中建立分布式节点之间时间同步的方法ꎬ选择 ＡＲＭ 作为主控芯片与物理层芯片相结
合来实现在物理层标记时间戳ꎬ以达到降低网络延时ꎬ提高同步精度的目的ꎮ 此时钟同步系统经过实验ꎬ可实现纳秒级的时
钟同步ꎬ提高精度的同时降低了模型复杂度和成本ꎬ可广泛应用于需要高精度对时的分布式系统中ꎮ
关键词嵌入式ꎻ分布式系统ꎻ时钟同步ꎻＩＥＥＥ １５８８ꎻ时间戳
中图分类号ＴＰ３９３ 文献标识码Ａ 文章编号１００５－９４９０(２０１９)０６－１５２７－０５
分布式系统[１]从结构上由分布式主机和若干个
测控子站点组成ꎮ 分布式主机用于与各个子站点的
数据采集模块进行信息和数据交换ꎬ以实现远程测量
及控制的目的ꎬ而测控子站点则负责完成数据的采集
与传输ꎮ 分布式系统以其高效灵活远程可控等特性
在现代军事工业等领域有着广泛的应用ꎬ但其时间
同步性难以保证ꎬ因此如何实现各个节点间的高精度
时钟同步成为了分布式测控系统中的关键问题ꎮ目前ꎬ主流的时钟同步方法可以分为硬件同步
和软件同步ꎮ 硬件同步方法例如美国的 ＧＰＳ[２] 和
我国自主研发的北斗授时系统[３]ꎬ其主要优势是精
度高抗干扰能力强ꎮ 但是ꎬ由于每个子节点都需要
添加专用模块ꎬ所以成本较高ꎮ 对于纯软件的同步
方法ꎬ例如网络时间协议[４－５](ＮＴＰ)ꎬ原理是将主时
钟节点的时间信息封装在报文里ꎬ然后通过以太网
传输给各个子节点ꎬ传输过程中的网络延时导致
ＮＴＰ 协议只能实现毫秒级的时钟同步精度ꎬ难以满
足一些对时钟同步精度要求较高的分布式测控系统
的需求ꎻ ＩＥＥＥ１５８８ 精确时钟同步协议[６－７] 即 ＰＴＰ(Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ) 协议是在软件同步方式
ＮＴＰ 协议的基础上ꎬ通过硬件平台辅助实现在以太
网物理层打时间戳的方式ꎬ降低网络传输过程中设
备响应报文的随机性延迟ꎬ利用多次报文收发来降
低往返路径延时ꎬ经过测试同步精度可达到纳秒级ꎮ
电 子 器 件 第 ４２ 卷
图 １ 表示 ＮＴＰ 与 ＰＴＰ 协议捕获时间戳的位置[８]ꎮ
图 １ ＮＴＰ 与 ＰＴＰ 协议捕获时间戳的位置
１ ＰＴＰ 时钟同步技术
在同步系统中ꎬ作为同步时钟源的节点被称为
最佳主时钟ꎬ可以由用户指定或由 ＰＴＰ 协议来确
定ꎮ ＩＥＥＥ １５８８ 协议定义了一种基于时钟特性和系
统拓扑的算法ꎬ称为最佳主时钟[９]ＢＭＣ(Ｂｅｓｔ ＭａｓｔｅｒＣｌｏｃｋ)算法ꎬ该算法通过比较各个节点的数据集及
状态来选取ꎬ其余时钟节点被称为从时钟ꎮ ＰＴＰ 时
钟同步协议的基本原理是通过交换同步报文ꎬ使系
统中的从时钟节点与主时钟节点保持同步ꎮ１１ 时钟同步模型
在 ＰＴＰ 协议中ꎬ时钟从工作类型上可分为普通
时钟边界时钟和透明时钟ꎮ 普通时钟 ＯＣ(ＯｒｄｉｎａｒｙＣｌｏｃｋ)是一般意义上的时钟ꎬ它只有一个用于 ＰＴＰ 同
步的端口ꎬ可以作为主时钟源或从时钟使用ꎻ边界时
钟 ＢＣ(Ｂｏｕｎｄａｒｙ Ｃｌｏｃｋ)有多个用于精准同步的端口ꎬ可以对系统进行简化分解ꎬ降低拓扑结构难度ꎻ透明
时钟 ＴＣ[１０－１１](Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｌｏｃｋ)是对边界时钟进行
了优化ꎬ通过将 ＰＴＰ 报文传输过程中在自身所花费
的驻留时间添加到报文校正域ꎬ减少级联之间的时
间延迟累积ꎬ提高同步精度ꎮ 一个简单的 ＰＴＰ 时钟
同步模型如图 ２ 所示ꎮ
图 ２ ＰＴＰ 时钟同步模型
１２ 同步报文类型
ＰＴＰ 时钟同步协议将报文分为两类通用报文
和事件报文ꎮ 两者区别在于事件报文在收发时需要
加盖硬件时间戳ꎮ通用报文包括Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ 跟随报文 Ｄｅｌａｙ＿ Ｒｅｓｐ
延时请求应答报文Ａｎｎｏｕｎｃｅ 通知报文Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ管理报文Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ 信号报文和针对透明时钟的Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ＿Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ 对等延时请求应答跟随报文ꎮ
事件报文包括Ｓｙｎｃ 同步报文Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ 延时
请求报文针对透明时钟的 Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ 对等延时请
求报文Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ 对等延时请求应答报文ꎮ报文的详细说明如表 １ꎮ
表 １ 同步报文类型
报文类型 报文名称 报文功能
通用报文
事件报文
延时请求应答报文 Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ 主时钟对从时钟请求的应答ꎬ内部含有请求报文到达主时钟的时间信息
跟随报文 Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ 传递同步报文 Ｓｙｎｃ 发出的精确时间
通知报文 Ａｎｎｏｕｎｃｅ 将 ＰＴＰ 时钟网络中的时钟进行层次的划分ꎬ包含了时钟的主时钟信息ꎮ
对等延时请求应答跟随报文Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ＿Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ 对报文在透明时钟中停留的时间进行运算
信息报文 Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ 传递管理信号ꎬ更新和维护 ＰＴＰ 相应数据集
信号报文 Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ 传递时钟请求和命令
同步报文 Ｓｙｎｃ 主时钟发出ꎬ从时钟接收后记录时间戳
延时请求报文 Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ 由从时钟发出ꎬ主时钟收到后向从时钟发送 Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ 报文ꎮ 从时钟根据报文中的信息运算得出主从时钟之间的相位偏差与网络延时
对等延时请求报文 Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ 应用于透明时钟ꎬ用于计算从一个时钟端口到另一个时钟端口的时间
对等延时请求应答报文 Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ 是 Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ 的回应ꎬ应用于透明时钟ꎬ计算报文的驻留时间
１３ 时钟同步原理
ＩＥＥＥ１５８８ 协议有两种传输机制ꎬ一种被称为端
对端 Ｅ２Ｅ(Ｅｎｄ ｔｏ Ｅｎｄ)ꎬ在此模式下工作ꎬ是通过延
时请求响应机制ꎬ测量主时钟与从时钟之间的平均
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第 ６ 期 王晋祺ꎬ陈 鸿基于 ＡＲＭ 的 ＩＥＥＥ１５８８ 精密时钟同步协议实现
路径延时ꎻ 另一种被称为点对点 Ｐ２Ｐ ( Ｐｅｅｒ ｔｏＰｅｅｒ)ꎬ此模式下通过对等延时机制测量主从节点之
间的分段路径延时ꎬ并将这些延时逐步累加ꎮ 协议
根据请求应答机制的不同划分了两种工作模式一步模式和两步模式ꎮ 两者之间区别主要在于ꎬ在一
步模式下同步报文所需要发送的硬件时间戳包含在
自身报文中ꎬ而两步模式同步报文需要发送的硬件
时间戳则由跟随报文携带ꎮ 图 ３ 利用端对端模式下
的两步模式来说明 ＰＴＰ 精密时钟同步协议的原理ꎮ
图 ３ ＰＴＰ 时钟同步协议原理
第 １ 步 根据定义好的时钟间隔ꎬ主时钟节点
会周期性地向从时钟节点发送同步报文ꎬ并且记录
同步报文的发送时刻为 ｔ１ꎬ随后将时间戳 ｔ１ 与跟随
报文打包发送给从时钟节点ꎮ第 ２ 步 从时钟节点收到主时钟发送的同步报
文后ꎬ记录下收到报文的时刻为 ｔ２ꎮ第 ３ 步 从时钟节点收到跟随报文后ꎬ解析并
记录报文中所携带的 ｔ１ 时间戳ꎬ达到预设的时间间
隔后ꎬ向主时钟节点发送延时请求报文ꎬ并记录报文
的发出时刻为 ｔ３ꎮ第 ４ 步 主时钟节点收到延时请求报文并记录
收到时刻为 ｔ４ꎬ然后将时间戳 ｔ４ 打包通过延时请求
应答报文发送给从时钟节点ꎮ到此为止ꎬ从时钟节点已经获取了硬件时间戳
ｔ１ꎬｔ２ꎬｔ３ꎬｔ４ꎮ 记主从节点之间的时间偏差为 Ｏｆｆｓｅｔꎬ报文从主时钟到从时钟的传输延迟为 Ｄｅｌａｙꎮ 根据
上述已知数据ꎬ可以得到Ｄｅｌａｙ ＝ ｔ２－ｔ１－Ｏｆｆｓｅｔ (１)Ｄｅｌａｙ ＝ ｔ４－ｔ３＋Ｏｆｆｓｅｔ (２)
可以得到链路延迟 Ｄｅｌａｙ 和时钟差 ＯｆｆｓｅｔＤｅｌａｙ ＝( ｔ２－ｔ１＋ｔ４－ｔ３) ２ (３)Ｏｆｆｓｅｔ ＝( ｔ２－ｔ１＋ｔ３－ｔ４) ２ (４)
也可以记作Ｏｆｆｓｅｔ ＝( ｔ２－ｔ１)－Ｄｅｌａｙ (５)
２ ＰＴＰ 时钟同步的实现
２１ ＰＴＰ 时钟的硬件实现
本文设计的基于 ＩＥＥＥ１５８８ 时钟同步协议的硬
件平台是以 ＡＲＭ 为核心ꎬ由时钟同步模块和主控模
块组成ꎮ 选择美国微芯科技公司(Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ)设计研
发的 ＫＳＺ８４６３[１２－１３] 芯片作为时钟同步模块主芯片ꎬ选择同公司生产研发的 ＫＳＺ９６９２[１４]作为微处理器芯
片ꎮ ＫＳＺ８６４３ 是一款自带 ＰＴＰ 引擎ꎬ支持 ＩＥＥＥ１５８８协议的以太网物理层芯片ꎬ可以实现时间戳的捕获ꎬ并且有大量的 ＧＰＩＯ 端口可以输入输出脉冲信号ꎮＫＳＺ９６９２ 是一款基于 ＡＲＭ９２２Ｔ 内核的 ３２ 位 ＳＯＣ(Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ Ｃｈｉｐꎬ即片上系统)ꎬ自带以太网控制器ꎬ只需外接支持 ＰＴＰ 协议硬件捕获时间戳功能的物理
层芯片即可实现时钟同步ꎮ 图 ４ 为硬件实物图ꎮ
图 ４ 硬件平台实物图
２２ ＰＴＰ 时钟的软件实现
ＰＴＰ 协议是一种次微秒级精度的时钟同步应用
层协议ꎬ协议中的报文通常是以 ＵＤＰ 数据包的形式
传输ꎮ 为了便于用户开发ꎬＭｉｃｒｏｃｈｉｐ 公司提供了开
源的 ＰＴＰ 驱动程序和封装好的 ＡＰＩｓ 函数ꎬ用于主
时钟的选择和时钟同步ꎮｋｓｚ＿ｐｔｐｃ 和 ｋｓｚ＿ｐｔｐｈ 文件包括了实现 ＰＴＰ 协
议的主要网络驱动ꎮ 网络驱动程序需要声明所需的
数据结构并实现以下功能ｐｔｐ＿ｒｅａｄꎬｐｔｐ＿ｗｒｉｔｅꎬｐｔｐ＿ａｃｑｕｉｒｅ 和 ｐｔｐ＿ｒｅｌｅａｓｅꎮ 此外ꎬ它还需要实现代码以
支持 ＰＴＰ 操作ꎮ驱动程序在初始化期间需要调用函数 ｐｔｐ＿ｉｎｉｔꎮ
当设备打开时ꎬ可以调用 ｐｔｐ＿ｓｔａｒｔ 来启动 ＰＰＳꎬ若程
序执行完成ꎬ则调用函数 ｐｔｐ＿ｃｌｏｓｅ 关闭设备ꎬ卸载
驱动程序时调用函数 ｐｔｐ＿ｅｘｉｔꎮ 启动 ＰＴＰ 操作时调
用函数 ｐｔｐ＿ｉｎｉｔ＿ｓｔａｔｅꎬ它通常由应用程序执行 ＰＴＰ协议栈工作来触发ꎮ 停止处理 ＰＴＰ 消息时应调用
函数 ｐｔｐ＿ｅｘｉｔ＿ｓｔａｔｅꎮＡＰＩ 函数包括初始化函数ꎬ文件 Ｉ Ｏ 函数ꎬＩｏｃｔｌ
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电 子 器 件 第 ４２ 卷
函数ꎮ 其中文件 Ｉ Ｏ 和 Ｉｏｃｔｌ 函数提供了两种类型
的访问控制ꎮ Ｉｏｃｔｌ 常用于立即检索信息直接访问ꎬ对于有一定延迟的访问使用文件 Ｉ Ｏꎮ 初始化函数
主要利用 ｔｓｍ＿ ｉｎｉｔ( )函数打开设备并进行初始化ꎬｔｓｍ＿ ｃｌｅａｎｕｐ( )函数用于清除被设备占用的数据缓
冲ꎬｔｓｍ＿ ｅｘｉｔ( )用来关闭设备ꎻ文件 Ｉ Ｏ 类函数中ꎬ主要使 ｔｓｍ＿ ｒｅｃｖ( )ꎬｔｓｍ＿ ｓｅｎｄ( )函数来检索时间
戳信息数据和发送命令ꎬ还有一系列 ｔｓｍ＿ ｃｍｄ 函数
发送报文请求调整硬件设置ꎻＩｏｃｔｌ 类函数通过 ｓｅｔ＿ｈｗ 系列函数来配置时钟同步系统的运行模式ꎬｒｘ＿
ｅｖｅｎｔ( )和 ｔｘ＿ ｅｖｅｎｔ( )函数ꎬ前者用于启用事件探
测ꎬ后者用于启用触发输出ꎬ ｇｅｔ ＿ ｃｌｏｃｋ ( ) ｓｅｔ ＿ｃｌｏｃｋ( )ａｄｊ＿ ｃｌｏｃｋ( )函数用于配置和调整时钟ꎬｇｅｔ＿ ｄｅｌａｙ( )ｓｅｔ＿ ｄｅｌａｙ( )函数用于获取设置端口
和硬件延迟ꎬｇｅｔ＿ ｕｔｃ＿ ｏｆｆｓｅｔ( )ｓｅｔ＿ ｕｔｃ＿ ｏｆｆｓｅｔ( )等一系列函数用来调整时钟ꎬｇｅｔ＿ ｒｘ＿ ｔｉｍｅｓｔａｍｐ( )ｇｅｔ＿ ｔｘ＿ ｔｉｍｅｓｔａｍｐ( )函数用于获取及接收时间戳信
息ꎮ 综合以上函数组成了基于 ＰＴＰ 协议的同步软
件结构ꎮ图 ５ 为主从时钟对时流程图ꎮ
图 ５ 主从时钟对时流程图
３ ＰＴＰ 时钟系统测试
驱动在初始化时将物理层芯片 ＫＳＺ８４６３ 的
ＧＰＩＯ６ 管脚设置为秒脉冲输出模式ꎬ以便于同其他
系统进行同步比对ꎮ 图 ６ 为测试模型ꎮ在本次测试系统中ꎬ两个硬件平台分别作为两
个节点ꎬ通过网线与 ＰＣ 主机连接ꎬＧＰＩＯ６ 端连接至
示波器ꎬ观察示波器如图 ７ 所示ꎮ上方的波形是硬件系统初始化后所确定的最佳
主时钟输出的秒脉冲作为参考ꎬ下方两个波形是从
时钟所输出的脉冲信号ꎮ 图中中间波形与主时钟的
时钟差表现为上升沿的之间 ５２ ｎｓ 的偏差ꎬ是脉冲
信号经过硬件平台后的时钟抖动值ꎻ最下方的波形
３ 与主时钟相差 ５８ ｎｓꎬ可见在此 ＰＴＰ 时钟模型中ꎬ波形 ２ 作为透明时钟存在ꎬ使得两个从时钟的对时
精度误差不大ꎮ由此可见此时钟同步系统可以满足精度为纳秒
级的对时要求ꎮ
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第 ６ 期 王晋祺ꎬ陈 鸿基于 ＡＲＭ 的 ＩＥＥＥ１５８８ 精密时钟同步协议实现
图 ６ ＰＴＰ 时钟同步系统测试模型
图 ７ 测试结果图
４ 总结
为了满足一些分布式测控系统对时间同步精度
的要求ꎬ本文基于 ＩＥＥＥ １５８８ 精密时钟同步协议ꎬ设
计了嵌入式软硬件平台ꎬ经过测试精度可达到纳秒
级ꎮ 整个时钟同步系统具有结构简单移动性好成本低精度高等优势ꎬ可以广泛应用于对时钟同步性
有高要求的测控系统中ꎮ
参考文献
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ｚａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ[Ｃ] ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ＩＥＥＥꎬ２００８１－３００
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宇航计测技术ꎬ２０１３ꎬ３３(３)１１－１６[１２] 吕海宁 水下分布式传感器系统数据同步技术设计[Ｄ] 哈尔
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Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ[ ＤＢ ＯＬ] ( ２０１４ － ６ － １１) ｈｔｔｐｓ ｗｗｗ ｍｉｃｒｏｃｈｉｐｃｏｍ ｗｗｗｐｒｏｄｕｃｔｓ ｅｎ ＫＳＺ８４６３
[１４] ｋｓｚ９６９２ｐｂ [ＤＢ ＯＬ] ( ２０１１ － ５) ｈｔｔｐｓ ｗｗｗ ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ ｃｏｍ ｗｗｗｐｒｏｄｕｃｔｓ ｅｎ ＫＳＺ９６９２
王晋祺(１９９２－)ꎬ女ꎬ硕士研究生ꎬ主要
研究方向为嵌入式时间同步ꎬｗｊｑｙｄｄ１６３ｃｏｍꎻ
陈 鸿(１９６３－)ꎬ男ꎬ通信作者ꎬ博士ꎬ教授ꎬ主要研究方向为测试计量技术
及仪器ꎬ自动化测试与控制技术光电
检测技术ꎬ６４４０６９１２ ｑｑｃｏｍꎮ
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电 子 器 件 第 ４２ 卷
图 １ 表示 ＮＴＰ 与 ＰＴＰ 协议捕获时间戳的位置[８]ꎮ
图 １ ＮＴＰ 与 ＰＴＰ 协议捕获时间戳的位置
１ ＰＴＰ 时钟同步技术
在同步系统中ꎬ作为同步时钟源的节点被称为
最佳主时钟ꎬ可以由用户指定或由 ＰＴＰ 协议来确
定ꎮ ＩＥＥＥ １５８８ 协议定义了一种基于时钟特性和系
统拓扑的算法ꎬ称为最佳主时钟[９]ＢＭＣ(Ｂｅｓｔ ＭａｓｔｅｒＣｌｏｃｋ)算法ꎬ该算法通过比较各个节点的数据集及
状态来选取ꎬ其余时钟节点被称为从时钟ꎮ ＰＴＰ 时
钟同步协议的基本原理是通过交换同步报文ꎬ使系
统中的从时钟节点与主时钟节点保持同步ꎮ１１ 时钟同步模型
在 ＰＴＰ 协议中ꎬ时钟从工作类型上可分为普通
时钟边界时钟和透明时钟ꎮ 普通时钟 ＯＣ(ＯｒｄｉｎａｒｙＣｌｏｃｋ)是一般意义上的时钟ꎬ它只有一个用于 ＰＴＰ 同
步的端口ꎬ可以作为主时钟源或从时钟使用ꎻ边界时
钟 ＢＣ(Ｂｏｕｎｄａｒｙ Ｃｌｏｃｋ)有多个用于精准同步的端口ꎬ可以对系统进行简化分解ꎬ降低拓扑结构难度ꎻ透明
时钟 ＴＣ[１０－１１](Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｌｏｃｋ)是对边界时钟进行
了优化ꎬ通过将 ＰＴＰ 报文传输过程中在自身所花费
的驻留时间添加到报文校正域ꎬ减少级联之间的时
间延迟累积ꎬ提高同步精度ꎮ 一个简单的 ＰＴＰ 时钟
同步模型如图 ２ 所示ꎮ
图 ２ ＰＴＰ 时钟同步模型
１２ 同步报文类型
ＰＴＰ 时钟同步协议将报文分为两类通用报文
和事件报文ꎮ 两者区别在于事件报文在收发时需要
加盖硬件时间戳ꎮ通用报文包括Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ 跟随报文 Ｄｅｌａｙ＿ Ｒｅｓｐ
延时请求应答报文Ａｎｎｏｕｎｃｅ 通知报文Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ管理报文Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ 信号报文和针对透明时钟的Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ＿Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ 对等延时请求应答跟随报文ꎮ
事件报文包括Ｓｙｎｃ 同步报文Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ 延时
请求报文针对透明时钟的 Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ 对等延时请
求报文Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ 对等延时请求应答报文ꎮ报文的详细说明如表 １ꎮ
表 １ 同步报文类型
报文类型 报文名称 报文功能
通用报文
事件报文
延时请求应答报文 Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ 主时钟对从时钟请求的应答ꎬ内部含有请求报文到达主时钟的时间信息
跟随报文 Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ 传递同步报文 Ｓｙｎｃ 发出的精确时间
通知报文 Ａｎｎｏｕｎｃｅ 将 ＰＴＰ 时钟网络中的时钟进行层次的划分ꎬ包含了时钟的主时钟信息ꎮ
对等延时请求应答跟随报文Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ＿Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ 对报文在透明时钟中停留的时间进行运算
信息报文 Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ 传递管理信号ꎬ更新和维护 ＰＴＰ 相应数据集
信号报文 Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ 传递时钟请求和命令
同步报文 Ｓｙｎｃ 主时钟发出ꎬ从时钟接收后记录时间戳
延时请求报文 Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ 由从时钟发出ꎬ主时钟收到后向从时钟发送 Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ 报文ꎮ 从时钟根据报文中的信息运算得出主从时钟之间的相位偏差与网络延时
对等延时请求报文 Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ 应用于透明时钟ꎬ用于计算从一个时钟端口到另一个时钟端口的时间
对等延时请求应答报文 Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ 是 Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ 的回应ꎬ应用于透明时钟ꎬ计算报文的驻留时间
１３ 时钟同步原理
ＩＥＥＥ１５８８ 协议有两种传输机制ꎬ一种被称为端
对端 Ｅ２Ｅ(Ｅｎｄ ｔｏ Ｅｎｄ)ꎬ在此模式下工作ꎬ是通过延
时请求响应机制ꎬ测量主时钟与从时钟之间的平均
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第 ６ 期 王晋祺ꎬ陈 鸿基于 ＡＲＭ 的 ＩＥＥＥ１５８８ 精密时钟同步协议实现
路径延时ꎻ 另一种被称为点对点 Ｐ２Ｐ ( Ｐｅｅｒ ｔｏＰｅｅｒ)ꎬ此模式下通过对等延时机制测量主从节点之
间的分段路径延时ꎬ并将这些延时逐步累加ꎮ 协议
根据请求应答机制的不同划分了两种工作模式一步模式和两步模式ꎮ 两者之间区别主要在于ꎬ在一
步模式下同步报文所需要发送的硬件时间戳包含在
自身报文中ꎬ而两步模式同步报文需要发送的硬件
时间戳则由跟随报文携带ꎮ 图 ３ 利用端对端模式下
的两步模式来说明 ＰＴＰ 精密时钟同步协议的原理ꎮ
图 ３ ＰＴＰ 时钟同步协议原理
第 １ 步 根据定义好的时钟间隔ꎬ主时钟节点
会周期性地向从时钟节点发送同步报文ꎬ并且记录
同步报文的发送时刻为 ｔ１ꎬ随后将时间戳 ｔ１ 与跟随
报文打包发送给从时钟节点ꎮ第 ２ 步 从时钟节点收到主时钟发送的同步报
文后ꎬ记录下收到报文的时刻为 ｔ２ꎮ第 ３ 步 从时钟节点收到跟随报文后ꎬ解析并
记录报文中所携带的 ｔ１ 时间戳ꎬ达到预设的时间间
隔后ꎬ向主时钟节点发送延时请求报文ꎬ并记录报文
的发出时刻为 ｔ３ꎮ第 ４ 步 主时钟节点收到延时请求报文并记录
收到时刻为 ｔ４ꎬ然后将时间戳 ｔ４ 打包通过延时请求
应答报文发送给从时钟节点ꎮ到此为止ꎬ从时钟节点已经获取了硬件时间戳
ｔ１ꎬｔ２ꎬｔ３ꎬｔ４ꎮ 记主从节点之间的时间偏差为 Ｏｆｆｓｅｔꎬ报文从主时钟到从时钟的传输延迟为 Ｄｅｌａｙꎮ 根据
上述已知数据ꎬ可以得到Ｄｅｌａｙ ＝ ｔ２－ｔ１－Ｏｆｆｓｅｔ (１)Ｄｅｌａｙ ＝ ｔ４－ｔ３＋Ｏｆｆｓｅｔ (２)
可以得到链路延迟 Ｄｅｌａｙ 和时钟差 ＯｆｆｓｅｔＤｅｌａｙ ＝( ｔ２－ｔ１＋ｔ４－ｔ３) ２ (３)Ｏｆｆｓｅｔ ＝( ｔ２－ｔ１＋ｔ３－ｔ４) ２ (４)
也可以记作Ｏｆｆｓｅｔ ＝( ｔ２－ｔ１)－Ｄｅｌａｙ (５)
２ ＰＴＰ 时钟同步的实现
２１ ＰＴＰ 时钟的硬件实现
本文设计的基于 ＩＥＥＥ１５８８ 时钟同步协议的硬
件平台是以 ＡＲＭ 为核心ꎬ由时钟同步模块和主控模
块组成ꎮ 选择美国微芯科技公司(Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ)设计研
发的 ＫＳＺ８４６３[１２－１３] 芯片作为时钟同步模块主芯片ꎬ选择同公司生产研发的 ＫＳＺ９６９２[１４]作为微处理器芯
片ꎮ ＫＳＺ８６４３ 是一款自带 ＰＴＰ 引擎ꎬ支持 ＩＥＥＥ１５８８协议的以太网物理层芯片ꎬ可以实现时间戳的捕获ꎬ并且有大量的 ＧＰＩＯ 端口可以输入输出脉冲信号ꎮＫＳＺ９６９２ 是一款基于 ＡＲＭ９２２Ｔ 内核的 ３２ 位 ＳＯＣ(Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ Ｃｈｉｐꎬ即片上系统)ꎬ自带以太网控制器ꎬ只需外接支持 ＰＴＰ 协议硬件捕获时间戳功能的物理
层芯片即可实现时钟同步ꎮ 图 ４ 为硬件实物图ꎮ
图 ４ 硬件平台实物图
２２ ＰＴＰ 时钟的软件实现
ＰＴＰ 协议是一种次微秒级精度的时钟同步应用
层协议ꎬ协议中的报文通常是以 ＵＤＰ 数据包的形式
传输ꎮ 为了便于用户开发ꎬＭｉｃｒｏｃｈｉｐ 公司提供了开
源的 ＰＴＰ 驱动程序和封装好的 ＡＰＩｓ 函数ꎬ用于主
时钟的选择和时钟同步ꎮｋｓｚ＿ｐｔｐｃ 和 ｋｓｚ＿ｐｔｐｈ 文件包括了实现 ＰＴＰ 协
议的主要网络驱动ꎮ 网络驱动程序需要声明所需的
数据结构并实现以下功能ｐｔｐ＿ｒｅａｄꎬｐｔｐ＿ｗｒｉｔｅꎬｐｔｐ＿ａｃｑｕｉｒｅ 和 ｐｔｐ＿ｒｅｌｅａｓｅꎮ 此外ꎬ它还需要实现代码以
支持 ＰＴＰ 操作ꎮ驱动程序在初始化期间需要调用函数 ｐｔｐ＿ｉｎｉｔꎮ
当设备打开时ꎬ可以调用 ｐｔｐ＿ｓｔａｒｔ 来启动 ＰＰＳꎬ若程
序执行完成ꎬ则调用函数 ｐｔｐ＿ｃｌｏｓｅ 关闭设备ꎬ卸载
驱动程序时调用函数 ｐｔｐ＿ｅｘｉｔꎮ 启动 ＰＴＰ 操作时调
用函数 ｐｔｐ＿ｉｎｉｔ＿ｓｔａｔｅꎬ它通常由应用程序执行 ＰＴＰ协议栈工作来触发ꎮ 停止处理 ＰＴＰ 消息时应调用
函数 ｐｔｐ＿ｅｘｉｔ＿ｓｔａｔｅꎮＡＰＩ 函数包括初始化函数ꎬ文件 Ｉ Ｏ 函数ꎬＩｏｃｔｌ
９２５１
电 子 器 件 第 ４２ 卷
函数ꎮ 其中文件 Ｉ Ｏ 和 Ｉｏｃｔｌ 函数提供了两种类型
的访问控制ꎮ Ｉｏｃｔｌ 常用于立即检索信息直接访问ꎬ对于有一定延迟的访问使用文件 Ｉ Ｏꎮ 初始化函数
主要利用 ｔｓｍ＿ ｉｎｉｔ( )函数打开设备并进行初始化ꎬｔｓｍ＿ ｃｌｅａｎｕｐ( )函数用于清除被设备占用的数据缓
冲ꎬｔｓｍ＿ ｅｘｉｔ( )用来关闭设备ꎻ文件 Ｉ Ｏ 类函数中ꎬ主要使 ｔｓｍ＿ ｒｅｃｖ( )ꎬｔｓｍ＿ ｓｅｎｄ( )函数来检索时间
戳信息数据和发送命令ꎬ还有一系列 ｔｓｍ＿ ｃｍｄ 函数
发送报文请求调整硬件设置ꎻＩｏｃｔｌ 类函数通过 ｓｅｔ＿ｈｗ 系列函数来配置时钟同步系统的运行模式ꎬｒｘ＿
ｅｖｅｎｔ( )和 ｔｘ＿ ｅｖｅｎｔ( )函数ꎬ前者用于启用事件探
测ꎬ后者用于启用触发输出ꎬ ｇｅｔ ＿ ｃｌｏｃｋ ( ) ｓｅｔ ＿ｃｌｏｃｋ( )ａｄｊ＿ ｃｌｏｃｋ( )函数用于配置和调整时钟ꎬｇｅｔ＿ ｄｅｌａｙ( )ｓｅｔ＿ ｄｅｌａｙ( )函数用于获取设置端口
和硬件延迟ꎬｇｅｔ＿ ｕｔｃ＿ ｏｆｆｓｅｔ( )ｓｅｔ＿ ｕｔｃ＿ ｏｆｆｓｅｔ( )等一系列函数用来调整时钟ꎬｇｅｔ＿ ｒｘ＿ ｔｉｍｅｓｔａｍｐ( )ｇｅｔ＿ ｔｘ＿ ｔｉｍｅｓｔａｍｐ( )函数用于获取及接收时间戳信
息ꎮ 综合以上函数组成了基于 ＰＴＰ 协议的同步软
件结构ꎮ图 ５ 为主从时钟对时流程图ꎮ
图 ５ 主从时钟对时流程图
３ ＰＴＰ 时钟系统测试
驱动在初始化时将物理层芯片 ＫＳＺ８４６３ 的
ＧＰＩＯ６ 管脚设置为秒脉冲输出模式ꎬ以便于同其他
系统进行同步比对ꎮ 图 ６ 为测试模型ꎮ在本次测试系统中ꎬ两个硬件平台分别作为两
个节点ꎬ通过网线与 ＰＣ 主机连接ꎬＧＰＩＯ６ 端连接至
示波器ꎬ观察示波器如图 ７ 所示ꎮ上方的波形是硬件系统初始化后所确定的最佳
主时钟输出的秒脉冲作为参考ꎬ下方两个波形是从
时钟所输出的脉冲信号ꎮ 图中中间波形与主时钟的
时钟差表现为上升沿的之间 ５２ ｎｓ 的偏差ꎬ是脉冲
信号经过硬件平台后的时钟抖动值ꎻ最下方的波形
３ 与主时钟相差 ５８ ｎｓꎬ可见在此 ＰＴＰ 时钟模型中ꎬ波形 ２ 作为透明时钟存在ꎬ使得两个从时钟的对时
精度误差不大ꎮ由此可见此时钟同步系统可以满足精度为纳秒
级的对时要求ꎮ
０３５１
第 ６ 期 王晋祺ꎬ陈 鸿基于 ＡＲＭ 的 ＩＥＥＥ１５８８ 精密时钟同步协议实现
图 ６ ＰＴＰ 时钟同步系统测试模型
图 ７ 测试结果图
４ 总结
为了满足一些分布式测控系统对时间同步精度
的要求ꎬ本文基于 ＩＥＥＥ １５８８ 精密时钟同步协议ꎬ设
计了嵌入式软硬件平台ꎬ经过测试精度可达到纳秒
级ꎮ 整个时钟同步系统具有结构简单移动性好成本低精度高等优势ꎬ可以广泛应用于对时钟同步性
有高要求的测控系统中ꎮ
参考文献
[１] 孙祥祥 分布式系统时钟同步协议的研究与实现[Ｄ] 杭州杭州电子科技大学ꎬ２０１４
[２] 黄翔ꎬ江道灼 ＧＰＳ 同步时钟的高精度守时方案[Ｊ] 电力系统
自动化ꎬ２０１０ꎬ３４(１８)７４－７７[３] 郭彬 基于北斗 ＧＰＳ 双模授时的电力系统时间同步技术研究
[Ｄ] 长沙湖南大学ꎬ２０１０[４] 陈敏 基于 ＮＴＰ 协议的网络时间同步系统的研究与实现[Ｄ]
武汉华中科技大学ꎬ２００５[５] 孙娜ꎬ熊伟ꎬ丁宇征 时钟同步的研究与应用[ Ｊ] 计算机工程
与应用ꎬ２００３ꎬ３９(２７)１７７－１７９[６] Ｅｉｄｓｏｎ ＪꎬＫａｎｇ Ｌ ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ ａ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｃｌｏｃｋ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉ￣
ｚａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ[Ｃ] ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ＩＥＥＥꎬ２００８１－３００
[７] 张先富ꎬ冯冬芹 基于加权最小二乘法的精确时钟同步算法研
究与实现[Ｊ] 传感技术学报ꎬ２００８ꎬ２１(９)１５５６－１５６０[８] 张端阳ꎬ肖力ꎬ付忠敏 基于 ｓｔｍ３２ｆ４０７ 的精确时钟同步协议的
实现[Ｊ] 计算机与数字工程ꎬ２０１８ꎬ４６(３)６２０－６２６ ＤＯＩ１０３９６９ ｊｉｓｓｎ１６７２－９７２２２０１８０３０４３
[９] 戴宝峰ꎬ崔少辉ꎬ常健 ＩＥＥＥ１５８８ 最佳主时钟算法的分析与实
现[Ｊ] 仪表技术ꎬ２００８(２)２９－３１[１０] 邓德杨 基于以太网交换机的 ＩＥＥＥ１５８８Ｖ２ 时钟同步协议研究
与实现[Ｄ] 杭州杭州电子科技大学ꎬ２０１４[１１] 陈金凤ꎬ华宇ꎬ孙中尉 ＩＥＥＥ１５８８ｖ２ 透明时钟研究与实现[ Ｊ]
宇航计测技术ꎬ２０１３ꎬ３３(３)１１－１６[１２] 吕海宁 水下分布式传感器系统数据同步技术设计[Ｄ] 哈尔
滨哈尔滨工程大学ꎬ２０１５[１３] ＫＳＺ８４６３￣Ｅｔｈｅｒｎｅｔ ３￣Ｐｏｒｔ Ｓｗｉｔｃｈ ｗｉｔｈ ＩＥＥＥ １５８８ｖ２ ａｎｄ ＲＭＩＩ ＭＩＩ
Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ[ ＤＢ ＯＬ] ( ２０１４ － ６ － １１) ｈｔｔｐｓ ｗｗｗ ｍｉｃｒｏｃｈｉｐｃｏｍ ｗｗｗｐｒｏｄｕｃｔｓ ｅｎ ＫＳＺ８４６３
[１４] ｋｓｚ９６９２ｐｂ [ＤＢ ＯＬ] ( ２０１１ － ５) ｈｔｔｐｓ ｗｗｗ ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ ｃｏｍ ｗｗｗｐｒｏｄｕｃｔｓ ｅｎ ＫＳＺ９６９２
王晋祺(１９９２－)ꎬ女ꎬ硕士研究生ꎬ主要
研究方向为嵌入式时间同步ꎬｗｊｑｙｄｄ１６３ｃｏｍꎻ
陈 鸿(１９６３－)ꎬ男ꎬ通信作者ꎬ博士ꎬ教授ꎬ主要研究方向为测试计量技术
及仪器ꎬ自动化测试与控制技术光电
检测技术ꎬ６４４０６９１２ ｑｑｃｏｍꎮ
１３５１
第 ６ 期 王晋祺ꎬ陈 鸿基于 ＡＲＭ 的 ＩＥＥＥ１５８８ 精密时钟同步协议实现
路径延时ꎻ 另一种被称为点对点 Ｐ２Ｐ ( Ｐｅｅｒ ｔｏＰｅｅｒ)ꎬ此模式下通过对等延时机制测量主从节点之
间的分段路径延时ꎬ并将这些延时逐步累加ꎮ 协议
根据请求应答机制的不同划分了两种工作模式一步模式和两步模式ꎮ 两者之间区别主要在于ꎬ在一
步模式下同步报文所需要发送的硬件时间戳包含在
自身报文中ꎬ而两步模式同步报文需要发送的硬件
时间戳则由跟随报文携带ꎮ 图 ３ 利用端对端模式下
的两步模式来说明 ＰＴＰ 精密时钟同步协议的原理ꎮ
图 ３ ＰＴＰ 时钟同步协议原理
第 １ 步 根据定义好的时钟间隔ꎬ主时钟节点
会周期性地向从时钟节点发送同步报文ꎬ并且记录
同步报文的发送时刻为 ｔ１ꎬ随后将时间戳 ｔ１ 与跟随
报文打包发送给从时钟节点ꎮ第 ２ 步 从时钟节点收到主时钟发送的同步报
文后ꎬ记录下收到报文的时刻为 ｔ２ꎮ第 ３ 步 从时钟节点收到跟随报文后ꎬ解析并
记录报文中所携带的 ｔ１ 时间戳ꎬ达到预设的时间间
隔后ꎬ向主时钟节点发送延时请求报文ꎬ并记录报文
的发出时刻为 ｔ３ꎮ第 ４ 步 主时钟节点收到延时请求报文并记录
收到时刻为 ｔ４ꎬ然后将时间戳 ｔ４ 打包通过延时请求
应答报文发送给从时钟节点ꎮ到此为止ꎬ从时钟节点已经获取了硬件时间戳
ｔ１ꎬｔ２ꎬｔ３ꎬｔ４ꎮ 记主从节点之间的时间偏差为 Ｏｆｆｓｅｔꎬ报文从主时钟到从时钟的传输延迟为 Ｄｅｌａｙꎮ 根据
上述已知数据ꎬ可以得到Ｄｅｌａｙ ＝ ｔ２－ｔ１－Ｏｆｆｓｅｔ (１)Ｄｅｌａｙ ＝ ｔ４－ｔ３＋Ｏｆｆｓｅｔ (２)
可以得到链路延迟 Ｄｅｌａｙ 和时钟差 ＯｆｆｓｅｔＤｅｌａｙ ＝( ｔ２－ｔ１＋ｔ４－ｔ３) ２ (３)Ｏｆｆｓｅｔ ＝( ｔ２－ｔ１＋ｔ３－ｔ４) ２ (４)
也可以记作Ｏｆｆｓｅｔ ＝( ｔ２－ｔ１)－Ｄｅｌａｙ (５)
２ ＰＴＰ 时钟同步的实现
２１ ＰＴＰ 时钟的硬件实现
本文设计的基于 ＩＥＥＥ１５８８ 时钟同步协议的硬
件平台是以 ＡＲＭ 为核心ꎬ由时钟同步模块和主控模
块组成ꎮ 选择美国微芯科技公司(Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ)设计研
发的 ＫＳＺ８４６３[１２－１３] 芯片作为时钟同步模块主芯片ꎬ选择同公司生产研发的 ＫＳＺ９６９２[１４]作为微处理器芯
片ꎮ ＫＳＺ８６４３ 是一款自带 ＰＴＰ 引擎ꎬ支持 ＩＥＥＥ１５８８协议的以太网物理层芯片ꎬ可以实现时间戳的捕获ꎬ并且有大量的 ＧＰＩＯ 端口可以输入输出脉冲信号ꎮＫＳＺ９６９２ 是一款基于 ＡＲＭ９２２Ｔ 内核的 ３２ 位 ＳＯＣ(Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ Ｃｈｉｐꎬ即片上系统)ꎬ自带以太网控制器ꎬ只需外接支持 ＰＴＰ 协议硬件捕获时间戳功能的物理
层芯片即可实现时钟同步ꎮ 图 ４ 为硬件实物图ꎮ
图 ４ 硬件平台实物图
２２ ＰＴＰ 时钟的软件实现
ＰＴＰ 协议是一种次微秒级精度的时钟同步应用
层协议ꎬ协议中的报文通常是以 ＵＤＰ 数据包的形式
传输ꎮ 为了便于用户开发ꎬＭｉｃｒｏｃｈｉｐ 公司提供了开
源的 ＰＴＰ 驱动程序和封装好的 ＡＰＩｓ 函数ꎬ用于主
时钟的选择和时钟同步ꎮｋｓｚ＿ｐｔｐｃ 和 ｋｓｚ＿ｐｔｐｈ 文件包括了实现 ＰＴＰ 协
议的主要网络驱动ꎮ 网络驱动程序需要声明所需的
数据结构并实现以下功能ｐｔｐ＿ｒｅａｄꎬｐｔｐ＿ｗｒｉｔｅꎬｐｔｐ＿ａｃｑｕｉｒｅ 和 ｐｔｐ＿ｒｅｌｅａｓｅꎮ 此外ꎬ它还需要实现代码以
支持 ＰＴＰ 操作ꎮ驱动程序在初始化期间需要调用函数 ｐｔｐ＿ｉｎｉｔꎮ
当设备打开时ꎬ可以调用 ｐｔｐ＿ｓｔａｒｔ 来启动 ＰＰＳꎬ若程
序执行完成ꎬ则调用函数 ｐｔｐ＿ｃｌｏｓｅ 关闭设备ꎬ卸载
驱动程序时调用函数 ｐｔｐ＿ｅｘｉｔꎮ 启动 ＰＴＰ 操作时调
用函数 ｐｔｐ＿ｉｎｉｔ＿ｓｔａｔｅꎬ它通常由应用程序执行 ＰＴＰ协议栈工作来触发ꎮ 停止处理 ＰＴＰ 消息时应调用
函数 ｐｔｐ＿ｅｘｉｔ＿ｓｔａｔｅꎮＡＰＩ 函数包括初始化函数ꎬ文件 Ｉ Ｏ 函数ꎬＩｏｃｔｌ
９２５１
电 子 器 件 第 ４２ 卷
函数ꎮ 其中文件 Ｉ Ｏ 和 Ｉｏｃｔｌ 函数提供了两种类型
的访问控制ꎮ Ｉｏｃｔｌ 常用于立即检索信息直接访问ꎬ对于有一定延迟的访问使用文件 Ｉ Ｏꎮ 初始化函数
主要利用 ｔｓｍ＿ ｉｎｉｔ( )函数打开设备并进行初始化ꎬｔｓｍ＿ ｃｌｅａｎｕｐ( )函数用于清除被设备占用的数据缓
冲ꎬｔｓｍ＿ ｅｘｉｔ( )用来关闭设备ꎻ文件 Ｉ Ｏ 类函数中ꎬ主要使 ｔｓｍ＿ ｒｅｃｖ( )ꎬｔｓｍ＿ ｓｅｎｄ( )函数来检索时间
戳信息数据和发送命令ꎬ还有一系列 ｔｓｍ＿ ｃｍｄ 函数
发送报文请求调整硬件设置ꎻＩｏｃｔｌ 类函数通过 ｓｅｔ＿ｈｗ 系列函数来配置时钟同步系统的运行模式ꎬｒｘ＿
ｅｖｅｎｔ( )和 ｔｘ＿ ｅｖｅｎｔ( )函数ꎬ前者用于启用事件探
测ꎬ后者用于启用触发输出ꎬ ｇｅｔ ＿ ｃｌｏｃｋ ( ) ｓｅｔ ＿ｃｌｏｃｋ( )ａｄｊ＿ ｃｌｏｃｋ( )函数用于配置和调整时钟ꎬｇｅｔ＿ ｄｅｌａｙ( )ｓｅｔ＿ ｄｅｌａｙ( )函数用于获取设置端口
和硬件延迟ꎬｇｅｔ＿ ｕｔｃ＿ ｏｆｆｓｅｔ( )ｓｅｔ＿ ｕｔｃ＿ ｏｆｆｓｅｔ( )等一系列函数用来调整时钟ꎬｇｅｔ＿ ｒｘ＿ ｔｉｍｅｓｔａｍｐ( )ｇｅｔ＿ ｔｘ＿ ｔｉｍｅｓｔａｍｐ( )函数用于获取及接收时间戳信
息ꎮ 综合以上函数组成了基于 ＰＴＰ 协议的同步软
件结构ꎮ图 ５ 为主从时钟对时流程图ꎮ
图 ５ 主从时钟对时流程图
３ ＰＴＰ 时钟系统测试
驱动在初始化时将物理层芯片 ＫＳＺ８４６３ 的
ＧＰＩＯ６ 管脚设置为秒脉冲输出模式ꎬ以便于同其他
系统进行同步比对ꎮ 图 ６ 为测试模型ꎮ在本次测试系统中ꎬ两个硬件平台分别作为两
个节点ꎬ通过网线与 ＰＣ 主机连接ꎬＧＰＩＯ６ 端连接至
示波器ꎬ观察示波器如图 ７ 所示ꎮ上方的波形是硬件系统初始化后所确定的最佳
主时钟输出的秒脉冲作为参考ꎬ下方两个波形是从
时钟所输出的脉冲信号ꎮ 图中中间波形与主时钟的
时钟差表现为上升沿的之间 ５２ ｎｓ 的偏差ꎬ是脉冲
信号经过硬件平台后的时钟抖动值ꎻ最下方的波形
３ 与主时钟相差 ５８ ｎｓꎬ可见在此 ＰＴＰ 时钟模型中ꎬ波形 ２ 作为透明时钟存在ꎬ使得两个从时钟的对时
精度误差不大ꎮ由此可见此时钟同步系统可以满足精度为纳秒
级的对时要求ꎮ
０３５１
第 ６ 期 王晋祺ꎬ陈 鸿基于 ＡＲＭ 的 ＩＥＥＥ１５８８ 精密时钟同步协议实现
图 ６ ＰＴＰ 时钟同步系统测试模型
图 ７ 测试结果图
４ 总结
为了满足一些分布式测控系统对时间同步精度
的要求ꎬ本文基于 ＩＥＥＥ １５８８ 精密时钟同步协议ꎬ设
计了嵌入式软硬件平台ꎬ经过测试精度可达到纳秒
级ꎮ 整个时钟同步系统具有结构简单移动性好成本低精度高等优势ꎬ可以广泛应用于对时钟同步性
有高要求的测控系统中ꎮ
参考文献
[１] 孙祥祥 分布式系统时钟同步协议的研究与实现[Ｄ] 杭州杭州电子科技大学ꎬ２０１４
[２] 黄翔ꎬ江道灼 ＧＰＳ 同步时钟的高精度守时方案[Ｊ] 电力系统
自动化ꎬ２０１０ꎬ３４(１８)７４－７７[３] 郭彬 基于北斗 ＧＰＳ 双模授时的电力系统时间同步技术研究
[Ｄ] 长沙湖南大学ꎬ２０１０[４] 陈敏 基于 ＮＴＰ 协议的网络时间同步系统的研究与实现[Ｄ]
武汉华中科技大学ꎬ２００５[５] 孙娜ꎬ熊伟ꎬ丁宇征 时钟同步的研究与应用[ Ｊ] 计算机工程
与应用ꎬ２００３ꎬ３９(２７)１７７－１７９[６] Ｅｉｄｓｏｎ ＪꎬＫａｎｇ Ｌ ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ ａ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｃｌｏｃｋ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉ￣
ｚａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ[Ｃ] ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ＩＥＥＥꎬ２００８１－３００
[７] 张先富ꎬ冯冬芹 基于加权最小二乘法的精确时钟同步算法研
究与实现[Ｊ] 传感技术学报ꎬ２００８ꎬ２１(９)１５５６－１５６０[８] 张端阳ꎬ肖力ꎬ付忠敏 基于 ｓｔｍ３２ｆ４０７ 的精确时钟同步协议的
实现[Ｊ] 计算机与数字工程ꎬ２０１８ꎬ４６(３)６２０－６２６ ＤＯＩ１０３９６９ ｊｉｓｓｎ１６７２－９７２２２０１８０３０４３
[９] 戴宝峰ꎬ崔少辉ꎬ常健 ＩＥＥＥ１５８８ 最佳主时钟算法的分析与实
现[Ｊ] 仪表技术ꎬ２００８(２)２９－３１[１０] 邓德杨 基于以太网交换机的 ＩＥＥＥ１５８８Ｖ２ 时钟同步协议研究
与实现[Ｄ] 杭州杭州电子科技大学ꎬ２０１４[１１] 陈金凤ꎬ华宇ꎬ孙中尉 ＩＥＥＥ１５８８ｖ２ 透明时钟研究与实现[ Ｊ]
宇航计测技术ꎬ２０１３ꎬ３３(３)１１－１６[１２] 吕海宁 水下分布式传感器系统数据同步技术设计[Ｄ] 哈尔
滨哈尔滨工程大学ꎬ２０１５[１３] ＫＳＺ８４６３￣Ｅｔｈｅｒｎｅｔ ３￣Ｐｏｒｔ Ｓｗｉｔｃｈ ｗｉｔｈ ＩＥＥＥ １５８８ｖ２ ａｎｄ ＲＭＩＩ ＭＩＩ
Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ[ ＤＢ ＯＬ] ( ２０１４ － ６ － １１) ｈｔｔｐｓ ｗｗｗ ｍｉｃｒｏｃｈｉｐｃｏｍ ｗｗｗｐｒｏｄｕｃｔｓ ｅｎ ＫＳＺ８４６３
[１４] ｋｓｚ９６９２ｐｂ [ＤＢ ＯＬ] ( ２０１１ － ５) ｈｔｔｐｓ ｗｗｗ ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ ｃｏｍ ｗｗｗｐｒｏｄｕｃｔｓ ｅｎ ＫＳＺ９６９２
王晋祺(１９９２－)ꎬ女ꎬ硕士研究生ꎬ主要
研究方向为嵌入式时间同步ꎬｗｊｑｙｄｄ１６３ｃｏｍꎻ
陈 鸿(１９６３－)ꎬ男ꎬ通信作者ꎬ博士ꎬ教授ꎬ主要研究方向为测试计量技术
及仪器ꎬ自动化测试与控制技术光电
检测技术ꎬ６４４０６９１２ ｑｑｃｏｍꎮ
１３５１
电 子 器 件 第 ４２ 卷
函数ꎮ 其中文件 Ｉ Ｏ 和 Ｉｏｃｔｌ 函数提供了两种类型
的访问控制ꎮ Ｉｏｃｔｌ 常用于立即检索信息直接访问ꎬ对于有一定延迟的访问使用文件 Ｉ Ｏꎮ 初始化函数
主要利用 ｔｓｍ＿ ｉｎｉｔ( )函数打开设备并进行初始化ꎬｔｓｍ＿ ｃｌｅａｎｕｐ( )函数用于清除被设备占用的数据缓
冲ꎬｔｓｍ＿ ｅｘｉｔ( )用来关闭设备ꎻ文件 Ｉ Ｏ 类函数中ꎬ主要使 ｔｓｍ＿ ｒｅｃｖ( )ꎬｔｓｍ＿ ｓｅｎｄ( )函数来检索时间
戳信息数据和发送命令ꎬ还有一系列 ｔｓｍ＿ ｃｍｄ 函数
发送报文请求调整硬件设置ꎻＩｏｃｔｌ 类函数通过 ｓｅｔ＿ｈｗ 系列函数来配置时钟同步系统的运行模式ꎬｒｘ＿
ｅｖｅｎｔ( )和 ｔｘ＿ ｅｖｅｎｔ( )函数ꎬ前者用于启用事件探
测ꎬ后者用于启用触发输出ꎬ ｇｅｔ ＿ ｃｌｏｃｋ ( ) ｓｅｔ ＿ｃｌｏｃｋ( )ａｄｊ＿ ｃｌｏｃｋ( )函数用于配置和调整时钟ꎬｇｅｔ＿ ｄｅｌａｙ( )ｓｅｔ＿ ｄｅｌａｙ( )函数用于获取设置端口
和硬件延迟ꎬｇｅｔ＿ ｕｔｃ＿ ｏｆｆｓｅｔ( )ｓｅｔ＿ ｕｔｃ＿ ｏｆｆｓｅｔ( )等一系列函数用来调整时钟ꎬｇｅｔ＿ ｒｘ＿ ｔｉｍｅｓｔａｍｐ( )ｇｅｔ＿ ｔｘ＿ ｔｉｍｅｓｔａｍｐ( )函数用于获取及接收时间戳信
息ꎮ 综合以上函数组成了基于 ＰＴＰ 协议的同步软
件结构ꎮ图 ５ 为主从时钟对时流程图ꎮ
图 ５ 主从时钟对时流程图
３ ＰＴＰ 时钟系统测试
驱动在初始化时将物理层芯片 ＫＳＺ８４６３ 的
ＧＰＩＯ６ 管脚设置为秒脉冲输出模式ꎬ以便于同其他
系统进行同步比对ꎮ 图 ６ 为测试模型ꎮ在本次测试系统中ꎬ两个硬件平台分别作为两
个节点ꎬ通过网线与 ＰＣ 主机连接ꎬＧＰＩＯ６ 端连接至
示波器ꎬ观察示波器如图 ７ 所示ꎮ上方的波形是硬件系统初始化后所确定的最佳
主时钟输出的秒脉冲作为参考ꎬ下方两个波形是从
时钟所输出的脉冲信号ꎮ 图中中间波形与主时钟的
时钟差表现为上升沿的之间 ５２ ｎｓ 的偏差ꎬ是脉冲
信号经过硬件平台后的时钟抖动值ꎻ最下方的波形
３ 与主时钟相差 ５８ ｎｓꎬ可见在此 ＰＴＰ 时钟模型中ꎬ波形 ２ 作为透明时钟存在ꎬ使得两个从时钟的对时
精度误差不大ꎮ由此可见此时钟同步系统可以满足精度为纳秒
级的对时要求ꎮ
０３５１
第 ６ 期 王晋祺ꎬ陈 鸿基于 ＡＲＭ 的 ＩＥＥＥ１５８８ 精密时钟同步协议实现
图 ６ ＰＴＰ 时钟同步系统测试模型
图 ７ 测试结果图
４ 总结
为了满足一些分布式测控系统对时间同步精度
的要求ꎬ本文基于 ＩＥＥＥ １５８８ 精密时钟同步协议ꎬ设
计了嵌入式软硬件平台ꎬ经过测试精度可达到纳秒
级ꎮ 整个时钟同步系统具有结构简单移动性好成本低精度高等优势ꎬ可以广泛应用于对时钟同步性
有高要求的测控系统中ꎮ
参考文献
[１] 孙祥祥 分布式系统时钟同步协议的研究与实现[Ｄ] 杭州杭州电子科技大学ꎬ２０１４
[２] 黄翔ꎬ江道灼 ＧＰＳ 同步时钟的高精度守时方案[Ｊ] 电力系统
自动化ꎬ２０１０ꎬ３４(１８)７４－７７[３] 郭彬 基于北斗 ＧＰＳ 双模授时的电力系统时间同步技术研究
[Ｄ] 长沙湖南大学ꎬ２０１０[４] 陈敏 基于 ＮＴＰ 协议的网络时间同步系统的研究与实现[Ｄ]
武汉华中科技大学ꎬ２００５[５] 孙娜ꎬ熊伟ꎬ丁宇征 时钟同步的研究与应用[ Ｊ] 计算机工程
与应用ꎬ２００３ꎬ３９(２７)１７７－１７９[６] Ｅｉｄｓｏｎ ＪꎬＫａｎｇ Ｌ ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ ａ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｃｌｏｃｋ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉ￣
ｚａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ[Ｃ] ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ＩＥＥＥꎬ２００８１－３００
[７] 张先富ꎬ冯冬芹 基于加权最小二乘法的精确时钟同步算法研
究与实现[Ｊ] 传感技术学报ꎬ２００８ꎬ２１(９)１５５６－１５６０[８] 张端阳ꎬ肖力ꎬ付忠敏 基于 ｓｔｍ３２ｆ４０７ 的精确时钟同步协议的
实现[Ｊ] 计算机与数字工程ꎬ２０１８ꎬ４６(３)６２０－６２６ ＤＯＩ１０３９６９ ｊｉｓｓｎ１６７２－９７２２２０１８０３０４３
[９] 戴宝峰ꎬ崔少辉ꎬ常健 ＩＥＥＥ１５８８ 最佳主时钟算法的分析与实
现[Ｊ] 仪表技术ꎬ２００８(２)２９－３１[１０] 邓德杨 基于以太网交换机的 ＩＥＥＥ１５８８Ｖ２ 时钟同步协议研究
与实现[Ｄ] 杭州杭州电子科技大学ꎬ２０１４[１１] 陈金凤ꎬ华宇ꎬ孙中尉 ＩＥＥＥ１５８８ｖ２ 透明时钟研究与实现[ Ｊ]
宇航计测技术ꎬ２０１３ꎬ３３(３)１１－１６[１２] 吕海宁 水下分布式传感器系统数据同步技术设计[Ｄ] 哈尔
滨哈尔滨工程大学ꎬ２０１５[１３] ＫＳＺ８４６３￣Ｅｔｈｅｒｎｅｔ ３￣Ｐｏｒｔ Ｓｗｉｔｃｈ ｗｉｔｈ ＩＥＥＥ １５８８ｖ２ ａｎｄ ＲＭＩＩ ＭＩＩ
Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ[ ＤＢ ＯＬ] ( ２０１４ － ６ － １１) ｈｔｔｐｓ ｗｗｗ ｍｉｃｒｏｃｈｉｐｃｏｍ ｗｗｗｐｒｏｄｕｃｔｓ ｅｎ ＫＳＺ８４６３
[１４] ｋｓｚ９６９２ｐｂ [ＤＢ ＯＬ] ( ２０１１ － ５) ｈｔｔｐｓ ｗｗｗ ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ ｃｏｍ ｗｗｗｐｒｏｄｕｃｔｓ ｅｎ ＫＳＺ９６９２
王晋祺(１９９２－)ꎬ女ꎬ硕士研究生ꎬ主要
研究方向为嵌入式时间同步ꎬｗｊｑｙｄｄ１６３ｃｏｍꎻ
陈 鸿(１９６３－)ꎬ男ꎬ通信作者ꎬ博士ꎬ教授ꎬ主要研究方向为测试计量技术
及仪器ꎬ自动化测试与控制技术光电
检测技术ꎬ６４４０６９１２ ｑｑｃｏｍꎮ
１３５１
第 ６ 期 王晋祺ꎬ陈 鸿基于 ＡＲＭ 的 ＩＥＥＥ１５８８ 精密时钟同步协议实现
图 ６ ＰＴＰ 时钟同步系统测试模型
图 ７ 测试结果图
４ 总结
为了满足一些分布式测控系统对时间同步精度
的要求ꎬ本文基于 ＩＥＥＥ １５８８ 精密时钟同步协议ꎬ设
计了嵌入式软硬件平台ꎬ经过测试精度可达到纳秒
级ꎮ 整个时钟同步系统具有结构简单移动性好成本低精度高等优势ꎬ可以广泛应用于对时钟同步性
有高要求的测控系统中ꎮ
参考文献
[１] 孙祥祥 分布式系统时钟同步协议的研究与实现[Ｄ] 杭州杭州电子科技大学ꎬ２０１４
[２] 黄翔ꎬ江道灼 ＧＰＳ 同步时钟的高精度守时方案[Ｊ] 电力系统
自动化ꎬ２０１０ꎬ３４(１８)７４－７７[３] 郭彬 基于北斗 ＧＰＳ 双模授时的电力系统时间同步技术研究
[Ｄ] 长沙湖南大学ꎬ２０１０[４] 陈敏 基于 ＮＴＰ 协议的网络时间同步系统的研究与实现[Ｄ]
武汉华中科技大学ꎬ２００５[５] 孙娜ꎬ熊伟ꎬ丁宇征 时钟同步的研究与应用[ Ｊ] 计算机工程
与应用ꎬ２００３ꎬ３９(２７)１７７－１７９[６] Ｅｉｄｓｏｎ ＪꎬＫａｎｇ Ｌ ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ ａ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｃｌｏｃｋ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉ￣
ｚａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ[Ｃ] ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ＩＥＥＥꎬ２００８１－３００
[７] 张先富ꎬ冯冬芹 基于加权最小二乘法的精确时钟同步算法研
究与实现[Ｊ] 传感技术学报ꎬ２００８ꎬ２１(９)１５５６－１５６０[８] 张端阳ꎬ肖力ꎬ付忠敏 基于 ｓｔｍ３２ｆ４０７ 的精确时钟同步协议的
实现[Ｊ] 计算机与数字工程ꎬ２０１８ꎬ４６(３)６２０－６２６ ＤＯＩ１０３９６９ ｊｉｓｓｎ１６７２－９７２２２０１８０３０４３
[９] 戴宝峰ꎬ崔少辉ꎬ常健 ＩＥＥＥ１５８８ 最佳主时钟算法的分析与实
现[Ｊ] 仪表技术ꎬ２００８(２)２９－３１[１０] 邓德杨 基于以太网交换机的 ＩＥＥＥ１５８８Ｖ２ 时钟同步协议研究
与实现[Ｄ] 杭州杭州电子科技大学ꎬ２０１４[１１] 陈金凤ꎬ华宇ꎬ孙中尉 ＩＥＥＥ１５８８ｖ２ 透明时钟研究与实现[ Ｊ]
宇航计测技术ꎬ２０１３ꎬ３３(３)１１－１６[１２] 吕海宁 水下分布式传感器系统数据同步技术设计[Ｄ] 哈尔
滨哈尔滨工程大学ꎬ２０１５[１３] ＫＳＺ８４６３￣Ｅｔｈｅｒｎｅｔ ３￣Ｐｏｒｔ Ｓｗｉｔｃｈ ｗｉｔｈ ＩＥＥＥ １５８８ｖ２ ａｎｄ ＲＭＩＩ ＭＩＩ
Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ[ ＤＢ ＯＬ] ( ２０１４ － ６ － １１) ｈｔｔｐｓ ｗｗｗ ｍｉｃｒｏｃｈｉｐｃｏｍ ｗｗｗｐｒｏｄｕｃｔｓ ｅｎ ＫＳＺ８４６３
[１４] ｋｓｚ９６９２ｐｂ [ＤＢ ＯＬ] ( ２０１１ － ５) ｈｔｔｐｓ ｗｗｗ ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ ｃｏｍ ｗｗｗｐｒｏｄｕｃｔｓ ｅｎ ＫＳＺ９６９２
王晋祺(１９９２－)ꎬ女ꎬ硕士研究生ꎬ主要
研究方向为嵌入式时间同步ꎬｗｊｑｙｄｄ１６３ｃｏｍꎻ
陈 鸿(１９６３－)ꎬ男ꎬ通信作者ꎬ博士ꎬ教授ꎬ主要研究方向为测试计量技术
及仪器ꎬ自动化测试与控制技术光电
检测技术ꎬ６４４０６９１２ ｑｑｃｏｍꎮ
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