基于MCF54418的精确时间同步协议简单高效实现*

王建微,陈雷,钟振新,邝代华

(珠海优特电力科技股份有限公司,珠海519000)

王建微(工程师),主要从事数字化变电站智能装置的研发;陈雷(工程师),主要从事继电保护研究与开发。

引 言

进一步完善的IEEE1588标准第2版于2008年发布,且不兼容原来的版本。其在同步原理以及过程的优化,乃至细节过程上都进行了较大幅度的改进。IEC61850标准对智能电子设备的时钟精度功能要求划分为5个等级(T1～T5),其中用于计量的 T5等级精度达到±1 μ s。IEEE1588的ns级精度为实现IEC61850的时钟精度提供了很好的技术选择。

IEC61850推荐的以太网实现同步时钟的协议有SNTP和IEEEl588协议。SNTP协议纯粹基于软件实现,是运行于IP协议之上的应用层协议,受网络环境和实现限制,其同步精度只能达到ms级别。而IEEEl588精确时间协议弥补了这种不足,稍微修改了MAC环节,屏蔽了在其之上的系统与应用软件延时,大大提高同步精度。

本文提出基于MCF54418的解决方案。MCF54418片内集成了IEEE1588模块,摒弃了采用FPGA辅助与外扩昂贵专用的IEEE1588芯片的方法,实现简单,性能优越,成本低廉,能够广泛融入需要支持IEEEl588协议的设备中,为IEEE1588的普及与推广创造了条件。

1 基本同步原理

IEEE1588 PTPv2协议的基本原理是主从时钟间发送相关同步报文,对同步事件报文的发出时间和接收时间信息进行记录(硬件加盖时间戳)。在PTPv2版中,新版Pdelay_Req与Delay_Req报文的区别在于用Pdelay_Req信息包测量平均网路延迟时间时不需要与Sync信息包(即同步过程)配合使用,可以脱离Sync报文进行多次测量来求平均值,以得到更为精确的平均网路延迟时间。……