基于ntp协议的北斗电力时钟同步系统研究

《基于ntp协议的北斗电力时钟同步系统研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、Linux基本上所有的网络协议和网络接口都可以在Linux上找到。网络的吞吐性能非常好。当然,最重要的是Linux是自由的操作系统,开放源码使用户获得了最大的自由度，每一种通用程序在Internet上都可以找到。因此,我们有理由相信,嵌入式Linux一定会成为Internet时代嵌入式操作系统中的主流。3）设备独立性操作系统把所有外部设备统一当作成文件来看待，只要安装它们的驱动程序，任何用户都可以象使用文件一样，操纵使用这些设备，而不必知道它们的具体存在形式，内核具有高度适应能力。4）可靠的安全系统Linux采取了许多安全技术措施，包括对读

2、、写控制、带保护的子系统、审计跟踪、核心授权等，这为网络多用户环境中的用户提供了必要的安全保障。5）开放的内核源码及良好的可移植性Linux是开放源代码的自由操作系统,必须根据应用需求对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能可靠性、成本、体积等要求。Linux的软件资源十分丰富,每一种通用程序在Linux上几乎都可以找到,并且数量还在不断增加。在Linux上开发嵌入式应用软件一般不用从头做起,而是可以选择一个类似的自由软件做为原型,在其上进行二次开发。将操作系统从一个平台转移到另一个平台使它仍然能按其自身的方式运行的能力。6）优秀的开发工具嵌入

3、式Linux为开发者提供了一套完整的工具链(ToolChain),它利用GNU的gcc做编译器,用gdb、kgdb、xgdb做调试工具,能够很方便地实现从操作系统到应用软件各个级别的调试。1.3NTP的研究现状和发展趋势最早的网络时间同步技术是1981年提出的因特网时钟服务(InternetClockProtocol)[12]。该服务使用ICMP(因特网控制消息协议，InternetControlMessageProtocol)协议的时间戳(Timestamp)消息和时间戳响应消息来完成因特网中的主机间的时间查询和时钟同步。1983年提出时

4、间协议(TimeProtocol)[13]。该协议可以在TCP协议或UDP协议之上，通过端口进行通信，来实现网络中时间的查询和同步，可以精确到一秒。除此之外，还出现了Daytime协议和IP时间戳选项等网络时间同步技术。1988年正式提出了网络时间协议(NetworkTimeProtocol)[14]。其后，网络时间协议通过不断地改进和完善，使得精确度和稳定性有了进一步的提高。1992年正式提出的网络时间协议第3版，是目前广泛使用的网络时间协议版本。作为一个应用层的Internet标准协议，网络时间协议是工作在IP协议和UDP协议之上的。另

5、外，网络时间协议4通过多个时间参考源来保证时间同步应用的可靠性。由于网络时间协议能够提供较高精度的时间同步机制，而且在实践中被证明是一种稳定、高效的时统方式，因而在世界上获得了广泛的应用，并成为当今国际网络中许多时间同步机制的标准。国外普遍使用网络时间协议(NTP)和简单网络时间协议(SNTP)提供时间同步服务。经过二十年的发展，现在己有几百个一级时间服务器分布在美国、英国等国家，还有上万台二级服务器分布世界各地。他们提供的时间同步精度在局域网可以达到1毫秒以下，在广域网可以达到1至几十毫秒。在第4版中，将改进并测试了本地时钟模型，实现并测

6、试实现毫微精度的核心算法及程序，实现并测试秒脉冲(pulse-per-second)应用程序接口。另外，国外还在进行以网络广播的方式进行时间同步的研究和测试工作，并增加了自配置和自验证等特性。国内方面，国防科学技术大学，信息产业部电信科学技术研究院等近期进行了NTP这方面的研究，实现了NTP的部分功能。1.3本文主要研究内容本系统主要研究电力部门主时钟NTP时间同步协议，通过北斗时钟源，探讨了如何在ARM开发板上移植嵌入式Linux系统并在系统中利用网络时间协议NTP来对各类相联系统的时钟进行同步。将从北斗时间源接收到的1PPS秒脉冲信号作

7、为中断触发信号，在嵌入式实时操作系统环境下使用，使计算机能够直接响应1PPS信号引发的中断，获得中断的精确时间，通过与北斗数据中时间信息进行比较，采用NTP协议实现本机时间精确对准，进而实现本地或异地多台网络计算机、多种数据源的精确时间同步。北斗卫星是我国自主研发自主控制的，可为服务区内用户提供具有单向和双向两种授时功能，根据不同的精度要求，利用授时终端，完成与北斗导航系统之间的时间和频率同步。采用北斗卫星授时保证了授时精度。在本文不同部分结合系统的设计与实现，分别对嵌入式系统的概念、ARM9微处理器的应用、NTP、Linux嵌入式操作系统

8、的移植和交叉编译环境的建立等相关技术进行了简明扼要的介绍。本文的主要内容概述如下：第一章为绪论，简要阐述了电力部门的电网时钟同步的发展历史、研究背景和意义。介绍了北斗授时的特点和