一种以太网时钟同步精度测算方法、记录媒体及系统

1.本发明属于网络通信技术领域，公开了一种以太网时钟同步精度测算方法、存储有能执行该方法程序的记录媒体及系统。


背景技术：

2.普通以太网因其具有应用广泛、成本低廉、通信速率高、与信息域兼容互通等优点，目前已广泛应用于各类工业控制系统的上层网络。但是由于以太网的无调度尽力传输机制导致其传输从根本上存在不确定性，因此难以应用到实时控制领域。
3.实时以太网对以太网的链路层进行改造，增加了基于精确时隙调度的时分复用机制，确保实时数据帧的传输时延的确定性，从而使实时以太网具备向实时控制领域拓展的巨大潜力。目前，自主可控实时以太网技术已经受到航空航天、舰船、工业控制、轨道交通、通信等领域的广泛关注。实时以太网具有融通信息域和控制域的天然优势，是最有潜力的下一代控制网络技术。
4.时钟同步技术是实时以太网的基础，时钟同步精度直接决定了实时性应用边界。在实时以太网的设计、研发、部署及使用过程中，通常需要对时钟同步的精度进行测量。传统测量方法通常使用示波器或专用网络测试仪，主要存在以下弊端：一是单次测量规模非常有限，无法一次性地对成规模的网络进行测量，测量效率低；二是测量通用性差，如专用网络测试仪都只能对单一的时钟同步技术进行测量；三是测量粒度粗，无法对时钟同步过程进行精细化的监测与回溯分析。


技术实现要素：

5.针对以上问题，本发明提供一种以太网时钟同步精度测算方法，具体方案包括如下步骤：
6.s1.将同步精度测算过程分解为测量阶段和统计阶段；
7.s2.在所述测量阶段，采用fpga(现场可编程门阵列)工作方式接收同步精度测量的配置与命令信息，按配置与命令信息对输入的多通道秒脉冲数据进行同步精度测量，生成测量结果，周期性地上传同步精度测量结果及本单元的工作状态；测量时对输入的原始秒脉冲数据进行缓存；
8.s3.在所述统计阶段，采用cpu工作方式实现下发用户的同步精度测量配置与命令信息，周期性地采集时钟同步精度测量结果及多通道时钟同步精度测量单元的工作状态；从所述多通道时钟同步精度测量单元读取并存储原始秒脉冲数据并进行统计分析，生成用户自定义的精细化统计分析结果。
9.优选的，实施s1步骤的测量单元和实施s2步骤的统计分析单元通过pcie总线进行数据交互。
10.优选的，上述数据包括配置与命令信息、同步结果信息、工作状态信息、秒脉冲原始数据信息。
11.进一步的，秒脉冲原始数据通过直接存储器访问的形式进行数据交互。
12.本发明的有益效果是：
13.1)上述多通道高精度实时以太网时钟同步精度测量方法可大幅提升传统测量方法的单次测量规模，进而大幅提升同步精度的测量效率。
14.2)上述多通道高精度实时以太网时钟同步精度测量方法具有通用性，可适用于多种实时以太网时钟同步精度测量，包括但不限于ieee1588、ieee1588 v2、as6802、802.1as、802.1as-rev等。
15.3)上述多通道高精度实时以太网时钟同步精度测量方法可离线存储原始秒脉冲数据，并可进行离线分析，为时钟同步算法的精细化分析提供了实现基础。
16.本发明的另一方案在于提供一种非暂态可读记录媒体，用以存储包含多个指令的一个或多个程序，当执行指令时，将致使处理电路执行上述的以太网时钟同步精度测算方法。
17.本发明的又一方案在于提供一种以太网时钟同步精度测算系统，包括处理电路及与其电性耦接的存储器，所述存储器配置储存至少一程序，所述程序包含多个指令，所述处理电路运行所述程序，能执行上述以太网时钟同步精度测算方法。
附图说明
18.图1为本发明实施例中系统组成示意图；
19.图2为本发明实施例中多通道秒脉冲同步精度测量单元组成示意图；
20.图3为本发明实施例中多通道秒脉冲数据统计分析单元组成示意图；
具体实施方式
21.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创新劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.如图1所示，本发明提供一种用于实时以太网时钟同步精度的测量方法，结构组成包括多通道秒脉冲同步精度测量单元、多通道秒脉冲数据统计分析单元。本方法可以对成规模的实时以太网时钟同步精度进行高效测量，同时在测量的过程中采集并存储原始秒脉冲数据，进行时钟同步进行精细化的统计分析。
23.多通道秒脉冲同步精度测量单元，用于接收多通道秒脉冲数据统计分析单元的配置及命令信息，根据配置及命令信息对接入的多路秒脉冲数据进行同步精度测量，生成测量结果，将测量结果及本单元的工作状态周期性地上传给多通道秒脉冲数据统计分析单元。同时，在测量的过程中，暂存原始的同步秒脉冲数据。
24.多通道秒脉冲数据统计分析单元，用于接收用户配置及命令输入，下发给多通道秒脉冲同步精度测量单元。周期性地从多通道秒脉冲同步精度测量单元采集同步精度测量结果及工作状态。同时，通过dma(直接存储器访问)的方式从多通道秒脉冲同步精度测量单元读取并存储原始秒脉冲数据，对原始秒脉冲数据进行用户自定义的统计分析。
25.如图2所示，多通道秒脉冲同步精度测量单元工作流程如下：
26.同步精度测量配置模块接收同步精度测量的命令与配置信息，下发给同步精度测量模块和秒脉冲数据记录模块。同步精度测量模块以秒脉冲信号接入模块接收的秒脉冲数据为输入，根据配置与命令信息，生成同步精度测量结果，同步精度测量结果在测量过程中不断被更新。同步精度测量配置模块根据配置信息，周期性地采集同步精度测量结果及本单元工作状态，上传给多通道秒脉冲数据统计分析单元。秒脉冲数据记录模块以秒脉冲信号接入模块接收的秒脉冲数据为输入，根据配置与命令信息，缓存秒脉冲原始输入数据。
27.如图3所示，多通道秒脉冲数据统计分析单元工作流程如下：
28.配置与命令下发模块接收用户配置与命令信息，将命令与配置信息下发至多通道秒脉冲同步精度测量单元。状态采集模块周期性地从多通道秒脉冲同步精度测量单元采集同步精度测量结果及工作状态信息，发送至结果输出模块。秒脉冲数据读取模块周期性地通过dma的方式从多通道秒脉冲同步精度测量单元读取原始秒脉冲数据，并通过秒脉冲数据存储模块写入非易失性存储器中。同步统计分析模块从非易失性存储器中读取原始秒脉冲数据，进行离线的自定义统计分析，生成同步统计分析结果。
29.本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
30.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机、可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
31.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
32.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
33.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
34.将上述方法步骤汇编成程序再存储于硬盘或其他非暂态存储介质就构成了本发明的“一种非暂态可读记录媒体”技术方案；而将该存储介质与计算机处理器电连接，通过数据处理能完成以太网时钟同步精度测算，则构成本发明的“一种以太网时钟同步精度测算系统”技术方案。
35.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。