以太网下的基于FPGA的时钟同步策略

发布时间：2018-05-20 15:57

  本文选题：IEEE原理 + FPGA　； 参考：《组合机床与自动化加工技术》2017年03期

【摘要】：以太网现场总线技术在高速、高精度、多轴数控加工中具有巨大应用价值,其中分布式时钟的同步精度对加工轨迹和加工精度有着严重的影响。提出一种基于FPGA的以太网现场总线的时钟同步策略。依据IEEE1588原理,阐述了基于FPGA可以更加精确的实现时间戳的捕获;利用PI控制器原理建立时钟同步算法并构建时钟频率补偿模块,可以在较低成本的条件下实现实现高精度时钟同步。在实时以太网通讯协议EtherCAT的组网中,验证时钟同步策略,实验证明,基于FPGA的以太网时钟同步策略使得主从站的同步精度小于100ns,满足高速、高精度、多轴数控加工的精度要求。
[Abstract]:Ethernet fieldbus technology has great application value in high-speed, high-precision, multi-axis NC machining, in which the synchronization accuracy of distributed clock has a serious impact on the machining track and machining accuracy. A clock synchronization strategy for Ethernet fieldbus based on FPGA is proposed. According to the principle of IEEE1588, the capture of timestamp can be realized more accurately based on FPGA, the clock synchronization algorithm is established by using Pi controller principle, and the clock frequency compensation module is constructed. High precision clock synchronization can be achieved at lower cost. In the real-time Ethernet communication protocol EtherCAT network, the clock synchronization strategy is verified. The experiment shows that the Ethernet clock synchronization strategy based on FPGA makes the synchronization accuracy of master and slave stations less than 100ns, which meets the precision requirements of high-speed, high-precision and multi-axis NC machining.
【作者单位】： 合肥工业大学机械与汽车工程学院;
【分类号】：TP273;TP393.11

【参考文献】

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1 董伯麟;龚强;王治森;;基于FPGA的数控系统现场总线时钟同步技术[J];组合机床与自动化加工技术;2013年07期

2 谌华金;何佳洲;;一种基于数据链路层的局域网时间同步新机制[J];计算机应用;2010年05期

3 冯冬芹,金建祥,褚健;Ethernet与工业控制网络[J];仪器仪表学报;2003年01期

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1 许雄;实时以太网下多轴运动控制的同步问题研究[D];上海交通大学;2013年

【共引文献】

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4 常玉冬;王超;;EtherCAT主站协议SoE的研究与实现[J];组合机床与自动化加工技术;2016年11期

5 朱明;;中小型局域网网络工程的建设和管理[J];通讯世界;2015年17期

6 孟治国;朱云鹏;;阵列双模式喷印平台的数控系统设计[J];包装工程;2015年05期

7 韩烨;;计算机控制与自动化仪表综合实验平台的研究[J];科技创新导报;2015年06期

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9 董伯麟;龚强;王治森;;基于FPGA的数控系统现场总线时钟同步技术[J];组合机床与自动化加工技术;2013年07期

10 张晓强;;关于电厂自动化控制技术的应用和改进[J];企业技术开发;2013年12期

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4 祁佳;罗琦;于勇;;Windows平台DDK开发WDM设备驱动研究及应用[J];微电子学与计算机;2008年12期

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6 黄文君;遇彬;;基于FPGA的精确时钟同步方法[J];浙江大学学报(工学版);2007年10期

7 周金玲;范冰冰;秦洁;;基于WinPcap的网络协议实验的仿真实现[J];计算机应用与软件;2007年09期

8 戴宝峰;崔少辉;王岩;;基于IEEE1588协议的时间戳的生成与分析[J];仪表技术;2007年07期

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3 马v浽，

本文编号：1915306