基于STM32F107 IEEE1588协议 PTPV2高精度时间同步现场信号采集系统

lushp88 · 发表于 2017-11-27 00:37:08

本帖最后由 lushp88 于 2017-11-27 00:48 编辑

一、在有些应用场合，需要同时采集不同点的信号方便信号分析，比如：基站定位技术，同时采集几个基站的信号差。这种场合应用很多，电站电力系统的信号采集都是需要同时采集不同点的信号，那么如何同时采集不同点的信号呢？答案IEEE1588协议，它可以保证每个采集点的时间基本同步，NTP协议在互联网网络可以保证1~50ms精度（全球网络），NTP精度有时候还不能满足同步精度要求，那这时有出现一种精度更高的协议叫PTP，它能精确到纳秒级同步。实现它必须使用硬件时间戳（NTP是通过软件计算时延来计算时间偏差的）。
二、实现PTP方案
STM32F107集成以太网控制器，STM32F107内部集成MAC/DMA/PTP控制器，只要外挂一颗PHY就可以实现TCP/IP协议，轻轻松松和互联网相连。
STM32F107 实现IEEE1588协议是基于TCP/IP之上的一个协议，PTP是使用网内组播（UDP组播）实现时间同步，多节点会通过BMC算法计算最佳主时钟节点，然后所有的从节点都以最佳节点为时间参考。PTP实测精度可以在±100ns内同步（同一台交换机，同一网段），下图：是实测的同步精度

红色框是两个节点是启动ADC采集的触发信号（目前采集速率是10kps），可以看到两个节点基本保持在100ns之内偏差，也就实现同步采集！

下图是采集到的信号DAC输出显示

影响精度的因素多，网路，元器件的精度等！以下视频分别使用普通的20PPM和1PPM VCO有源晶振，触发ADC同步效果（ADC触发同步是在PTP同步完成之后的同步，它不能代表PTP的精度，但是PTP精度绝对影响ADC的触发同步。PTP是时间同步的基础，ADC是在PTP同步之后的应用，这里实现的方法是PTP同步之后，利用同步校对信号不断的对TIM矫正而实现的同步，所有触发ADC信号均使用DMA控制寄存器不需要软件介入，矫正过后的TIM定时触发ADC）

网址：http://v.youku.com/v_show/id_XMz ... j.8428770.3416059.1

IEEE1588 PTPV2 1PPM晶振同步效果

网址：http://v.youku.com/v_show/id_XMz ... j.8428770.3416059.1

IEEE1588 PTPV2 20PPM晶振同步效果

2420163103 · 发表于 2017-12-24 08:20:12

兄弟，有没有ptp初始化函数，能不能分享一下原码，谢谢开源

2420163103 · 发表于 2017-12-24 09:14:18

兄弟，我这样初始化时间戳怎么有问题啊，能帮忙解答一下吗，谢谢！

ETH_PTPTimeStampCmd(ENABLE);             //使能ptp时间戳
ETH_SetPTPSubSecondIncrement(43);             //亚秒累加器值设置
ETH_PTPUpdateMethodConfig(ETH_PTP_CoarseUpdate);       //粗调模式
ETH_SetPTPTimeStampUpdate(0,0,0);  //设置更新寄存器值
ETH_InitializePTPTimeStamp();    //初始化