以下是基于 Imsys、Systronix 和 IEEE 1588 主席 John Eidson 在 2007 年的嵌入式系統(tǒng)會(huì)議 (ESC) 演示文稿中對(duì)精確時(shí)間協(xié)議的同步機(jī)制的簡(jiǎn)短技術(shù)描述。

IEEE 1588 的目的

該標(biāo)準(zhǔn)旨在實(shí)現(xiàn)或多或少?gòu)?fù)雜網(wǎng)絡(luò)中分布式系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的同步。

IEEE 1588 的目標(biāo)

• 網(wǎng)絡(luò)分布式測(cè)量和控制系統(tǒng)組件中實(shí)時(shí)時(shí)鐘的亞微秒同步
• 最初它旨在用于工業(yè)自動(dòng)化和測(cè)試和測(cè)量環(huán)境中典型的相對(duì)本地化的系統(tǒng)，后來(lái)對(duì)其進(jìn)行了修改，以在版本 2 中包含更復(fù)雜的環(huán)境。
• 適用于支持組播通信的局域網(wǎng)（包括但不限于以太網(wǎng)）。在版本 2 中，引入了使用單播通信的選項(xiàng)。
• 簡(jiǎn)單、免管理安裝
• 支持具有不同精度、分辨率和穩(wěn)定性的異構(gòu)時(shí)鐘系統(tǒng)
• 對(duì)網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)組件的資源要求最低。

IEEE 1588 同步原理

• 時(shí)鐘層次結(jié)構(gòu)建立，主從關(guān)系由多播同步消息確定
• 每個(gè)從站根據(jù)以下消息同步到其主站：Sync、Delay_Req、Follow_Up 和 Delay_Resp。

在單個(gè)子網(wǎng)上選擇主時(shí)鐘

• 基于時(shí)鐘特性和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖耘渲?/li>
• 基于“同步”消息中包含的信息
• 所有時(shí)鐘運(yùn)行相同的“最佳主時(shí)鐘”算法
• 啟動(dòng)時(shí)的時(shí)鐘偵聽(tīng)時(shí)間 SYNC_RECEIPT_TIMEOUT
• 主時(shí)鐘（處于 PTP_MASTER 狀態(tài)的時(shí)鐘）發(fā)出周期性的同步消息（周期稱為 sync_interval）
• 主時(shí)鐘可能會(huì)收到來(lái)自其他時(shí)鐘（目前認(rèn)為他們是主時(shí)鐘）的同步消息，它稱之為“外國(guó)主時(shí)鐘”
• 每個(gè)主時(shí)鐘使用最佳主時(shí)鐘算法來(lái)確定它應(yīng)該保持主時(shí)鐘還是讓給外部主時(shí)鐘。
• 每個(gè)非主時(shí)鐘使用最佳主時(shí)鐘算法來(lái)確定是否應(yīng)該成為主時(shí)鐘

多子網(wǎng)同步

• 邊界時(shí)鐘用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分段。它的下游端口成為子網(wǎng)的普通時(shí)鐘主機(jī)，需要運(yùn)行最佳的主機(jī)時(shí)鐘算法。
• 邊界時(shí)鐘在內(nèi)部選擇將“最佳時(shí)鐘”視為單個(gè)從端口的端口。此端口是所選上游子網(wǎng)中的從屬端口。邊界時(shí)鐘的所有其他端口在內(nèi)部同步到該從端口。
• 系統(tǒng)中最好的時(shí)鐘是大師時(shí)鐘。

IEEE 1588 時(shí)間尺度

• IEEE 1588 系統(tǒng)中的時(shí)基是大師時(shí)鐘的時(shí)基，它決定了日期時(shí)間和計(jì)數(shù)率。
• 所有其他時(shí)鐘（可能通過(guò)邊界時(shí)鐘）與主時(shí)鐘同步。
• 大師時(shí)鐘時(shí)基取決于實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用程序。
• 如果主時(shí)鐘保持 UTC 時(shí)基，則 IEEE 1588 協(xié)議將閏秒信息分發(fā)給從屬設(shè)備（如果可用）。