基于FPGA的分布式网络时钟同步系统及方法

摘要

本发明请求保护一种基于现场可编程门阵列(FPGA)实现的小型分布式网络时钟同步系统，涉及分布式网络同步技术。它主要包括PC、HUB以及基于FPGA的分布式单元。每个分布式单元都带有通用网络接口，采用固定的同步周期时间方案来实现小型分布式网络的时钟同步，使系统能够达到微秒级的同步。本发明的同步方式采用类似IEEE1588标准的方式，根据该标准的高精度同步特性，改善其初始同步速度，实现一个初始同步速度快、高精度时钟同步的分布式系统。它根据提供分布式网络系统各个组成单元的同步时钟，作为系统的工作时钟的参照。这样，可以满足对实时要求性较高的分布式网络用于传输数据等。

主权项

一种基于FPGA技术的分布式网络时间同步系统，包括控制与处理部分、时钟同步部分、数据传输部分，其特征在于，所述控制与处理部分包括网络中心控制处理部分和各分布式单元控制处理部分，各分布式单元控制处理部分以FPGA为核心，控制网络中各分布式单元实现实时同步，定时发送和接收数据；网络中心控制处理部分：由主控计算机和监控计算机实施控制处理，主控计算机侦测网络中有多少分布式单元并根据系统配置信息和功能配置信息配置各分布式单元功能，主控计算机和监控计算机完成对数据包的监测；所述时钟同步部分包括1个主分布式单元MASTER和多个从分布式单元SLAVER，主分布式单元根据各从分布式单元的网络线路延迟确定主分布式单元和从分布式单元的时钟归零时刻，实现主、从分布式单元之间的同步；所述数据传输部分在非同步模式下传输侦测、配置数据及同步发起报文，同步模式下传输各分布式单元实时数据；各从分布式单元实时控制模块根据其接收和发送报文的处理时间，发送报文的时间间隔和从分布式单元单元号，计算各从分布式单元的网络线路延迟Delay；FPGA中嵌有SOPC软核处理器，设置有系统配置、功能配置、传输控制、实时控制、UDP以及采集与输出模块，其中系统配置模块、功能配置模块和传输控制模块由FPGA实现；实时控制模块、UDP模块由FPGA中的SOPC实现。