嵌入式高精度NTP网络时间服务器研究与实现

发布时间：2020-11-03 18:56

　　 随着计算机网络的快速发展,利用网络为用户提供时间服务的需求越来越多。现阶段使用最为广泛的网络时间协议为NTP(Network Time Protocol),普遍采用工控机作为NTP时间服务器的硬件平台,NTP时间服务器的时间来源由GPS(Global Positioning System)提供。这种方案存在成本高、体积大和易死机等缺点,而且当无法得到GPS授时服务时,NTP服务器无法为用户提供精确时间。为此,本文设计了一种带有守时功能的嵌入式NTP网络时间服务器的方案。 在本方案设计中,设计了一种基于加法器ABC的守时方案,即使无法得到GPS授时服务时,也能维持高精度的守时功能,为NTP网络授时提供高精度的时间,还采用嵌入式系统作为NTP授时方案,这样不仅可以有效的解决死机现象和高成本问题,而且还可以采用外部中断方式标记NTP报文,提高NTP服务器的精度。针对本方案,完成了系统的整体设计并对相应的硬件进行选型,构建了测试平台。选用CPLD实现ABC逻辑电路;选用TDC进行高精度的时间间隔测量;选用LM3S8962微控制器开发NTP授时单元,该控制器集成了一个以太网控制器,开发简单,易实现网络通信协议。 最后本文对整个设计进行了测试,选用初始频率准确度优于±2×10~(-9),日老化率为±0. 15×10~(-9)高稳恒温OCXO晶振(额定频率为20MHz),在一次GPS校准后,本地守时单元的守时偏差可低至1.2ns/s。利用delphi开发工具开发了NTP客户端测试平台,分别对广播模式和客户端/服务器模式进行了测试,NTP授时精度可达毫秒级。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2011
【中图分类】：TP368.1;TP393.05
【部分图文】：

图 2-1 时钟同步的网络层次结构据时间的精度和重要性，一般从 0-15 分为 16 个级别成阶梯式的架构相互连接。其中 0 级的级别最高，的降低。其中 0 级设备是 UTC 时间的标准参考源，最个级别的设备可以扮演几个角色，例如第五层设备，于第六层设备为服务器，而且每一层的设备有很多个们每个人所使用的 PC 机都是可以通过互联网向上一，实现时间同步。TP 的工作模式备可以采用多种 NTP 工作模式进行时间同步，其中包模式，广播模式和组播模式。用户可以根据需要选择务器或对等体 IP 地址、网络中需要同步的设备很多等

图 2-2 客户端/服务器模式动对等体和被动对等体之间首先交互的 NTP 报文。之后，主动对等体向被字段设置为 1(主动对等体)，被动对等送应答报文，报文中的 Mode 字段模式建立起来。主动对等体和被动对步，则以层数小的时钟为准[6]。播地址 255.255.255.255 发送时间同客户端首次监听到广播信号后，服务ode 字段为 3(客户端模式)的报文信

统的整体方案是由本地守时单元和 NTP 授时单元构成，本地守时单元为元提供高精度时间，NTP 授时单元为局域网中的设备提供时间服务。本体方案进行了说明，然后对本地守时单元方案的选定和设计进行了着重说述了 NTP 授时单元的方案。统的整体方案据设计要求，我们要设计一个局域网内使用的NTP服务器，故可以认为该为一级服务器，它的时间来源只能由外部的时钟(例如：GPS 授时服务，供。如图 3-1 所示，本设计是由 NTP 授时单元和本地守时单元两部分构成TP 授时单元的作用是为网络中的设备提供时间服务，本地守时单元的作 授时单元提供精确时间。
【引证文献】

相关硕士学位论文 前1条

1 黎磊;城市轨道交通时间同步子系统的研究与开发[D];兰州交通大学;2013年

本文编号：2868972