CN101296070B - 一种多端口同步以太网设备的时钟同步方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多端口同步以太网设备的时钟同步方法，包括：根据各个端口恢复出的时钟确定出从端口和主端口，用从端口的时钟来同步板的实时时钟(RTC)时钟后，用板的RTC时钟来同步板上各个主端口的时钟；根据各个板的RTC时钟确定出从板和主板，用从板的时钟来同步设备RTC时钟，并将设备RTC时钟下发给板；板根据设备RTC时钟来同步板RTC时钟，然后用同步后板的RTC时钟来同步板上各个端口的时钟；本发明同时公开了一种多端口同步以太网设备的时钟同步系统，包括：端口时钟恢复单元、板级CPU、板级时钟管理单元、设备级CPU、设备级时钟管理单元。利用本发明，能够实现多端口同步以太网的全设备时钟同步。

Description

一种多端口同步以太网设备的时钟同步方法及系统 

技术领域

本发明涉及同步技术，尤其是指一种多端口同步以太网设备的时钟同步方法及系统。 

背景技术

随着数据通信技术的发展，特别是高带宽高速度的数据通信技术的出现，用同步以太网传输语音信号的使用越来越多，由此出现了多端口同步以太网设备，所述设备上有多个板，各个板上又有多个端口，由于目前对时间精度的要求越来越高，做出来的多端口同步以太网设备，需要达到设备整体的时间同步。 

目前用于同步时钟的专利很多，但基于设备内部同步的专利并不多。如公开号为CN200410065340的发明专利是专门用于程控交换机通信系统，也描述了在一个板内的时钟同步处理办法，但并没有说明如何管理同一个设备的多块单板。又如公开号为US6178176的美国专利，虽然通过可堆叠的总线对网络中的中继器进行同步，但无法对多端口同步以太网设备的时钟同步。 

综上所述，现有技术中尚没有对多端口同步以太网设备的时钟进行同步的方法。 

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种多端口同步以太网设备的时钟同步方法及系统，能够实现多端口同步以太网的全设备时钟同步。 

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的： 

一种多端口同步以太网设备的时钟同步方法，至少两个端口构成的板，至少两个所述板构成多端口同步以太网设备，该方法包括以下步骤： 

A、根据接收到的同步以太网发来的数据恢复出各个端口的时钟； 

B、根据各个端口的时钟确定出从端口和主端口后，用从端口的时钟来同步板的实时时钟RTC时钟后，用板的RTC时钟来同步板上各个主端口时钟； 

C、根据各个板的RTC时钟确定出从板和主板后，用从板的RTC时钟来同步设备RTC时钟，并将设备RTC时钟下发给板； 

D、板根据设备RTC时钟来同步板RTC时钟，然后用同步后板的RTC时钟来同步板上各个端口的时钟。 

其中，步骤B中所述确定从端口和主端口或步骤C中所述确定从板和主板时，根据各个端口的时钟精度级别和端口号确定，或根据各个板的时钟精度级别和板号确定。 

进一步地，步骤A之前，该方法进一步包括：全设备启动、复位、计数器清零后，获得板初始RTC时钟和设备初始RTC时钟；根据同步以太网首次发来的数据恢复出各个端口的时钟后，启动板计数器，将所述板计数器的时钟设置为设备默认的从端口时钟，并以设备默认的从端口时钟来同步板RTC时钟；启动设备计数器后，将设备默认的从板RTC时钟设置为设备计数器时钟，并以设备默认从板的RTC时钟来同步设备RTC时钟，再用设备RTC时钟同步各个主板的RTC时钟，用同步后各个主板的RTC时钟同步各个主板的各自所有端口的时钟。 

进一步地，步骤B中确定出从端口和主端口后，将从端口的时钟发给板计数器；步骤C中确定出从板和主板后，将从板的时钟发给设备计数器；将设备RTC时钟下发给板时，将设备RTC同时下发给板计数器；所述所有计数器的实时时钟都是自身实时所接收到的时钟。 

较佳地，所有同步RTC时钟的方法为：得出校准偏差，根据所述校准偏差来校准RTC时钟。 

较佳地，所述得出校准偏差的方法为：设定读数周期和时钟校准周期，并设定偏差门限；读数周期到来，读取RTC时钟和计数器的数值，并把所 取得的计数器数值转换成时间格式值；根据初始RTC时钟和读数周期所读取的RTC时钟得出相对运行时间，再根据计数器的时间格式值和相对运行时间得出校准偏差。 

进一步地，所述根据校准偏差校准RTC时钟为：判断校准偏差是否大于或等于设定的偏差门限，若大于或等于，则校准RTC时钟后判断时钟校准周期是否到；否则直接确定时钟校准周期是否到。 

较佳地，该方法进一步包括：确定时钟校准周期到来后，根据校准偏差校准RTC时间后，清零计数器；否则重复等待读数周期到来的步骤。 

一种多端口同步以太网设备同步的系统，至少两个端口构成的板，至少两个所述板构成多端口同步以太网设备，该系统包括： 

端口时钟恢复单元，用于根据各个端口接收到的同步以太网发来的数据恢复出各个端口的时钟； 

板级CPU，用于根据各个端口的时钟确定出从端口和主端口，并将各个端口的时钟发给板级时钟管理单元； 

板级时钟管理单元，用于用从端口的时钟来同步板的RTC时钟后，用板的RTC时钟来同步板上各个主端口时钟；还用于用设备RTC时钟来同步板RTC时钟，然后用同步后板的RTC时钟来同步板上各个端口的时钟； 

设备级CPU，用于根据各个板的RTC时钟确定出从板和主板，并将各个板的RTC时钟下发给设备级时钟管理单元； 

设备级时钟管理单元，用于用从板的RTC时钟来同步设备RTC时钟，并将设备RTC时钟下发给板级时钟管理单元。 

较佳地，该系统进一步包括：报文管理单元，用于根据各个端口的时钟确定出各个端口的时间精度级别和端口号，并将各个端口的时钟、时间精度级别和端口号发给板级CPU；还用于根据各个板的时钟确定出各个板的时间精度级别和板号，并将各个板的时钟、时间精度级别和板号发给设备级CPU。 

进一步地， 

设备级CPU，还用于获得设备初始RTC时钟；还用于进行全设备启动、 复位、计数器清零；还用于启动板计数器，将所述板计数器的时钟设置为设备默认的从端口时钟； 

端口时钟恢复单元，还用于根据同步以太网首次发来的数据恢复出各个端口的时钟； 

板级CPU，还用于获得板初始RTC时钟；启动设备计数器后，将设备默认的从板RTC时钟设置为设备计数器时钟； 

板级时钟管理单元，还用于以设备默认的从端口时钟来同步板RTC时钟； 

设备级时钟管理单元，还用于以设备默认的从板时钟来同步设备RTC时钟。 

进一步地，所述板级CPU确定出从端口和主端口后，还用于将从端口的时钟发给板计数器； 

所述设备级CPU确定出从板和主板后，还用于将从板的时钟发给设备计数器； 

所述设备级时钟管理单元将设备RTC时钟下发给板时，还用于将设备RTC同时下发给板时钟管理单元的板计数器； 

所述所有计数器的实时时钟都是自身实时所接收到的时钟。 

较佳地，所述所有时钟管理单元在同步RTC时钟时，用于根据自身所得出的校准偏差来校准RTC时钟。 

较佳地，所述所有时钟管理单元进一步包括：周期和门限设定模块、多路选择器MUX、计数器、时钟处理模块，其中， 

周期和门限设定模块，用于得出校准偏差的方法为：设定读数周期和时钟校准周期，并设定偏差门限； 

多路选择器MUX、用于从接收到的时钟中选择出时钟精度级别最高的时钟，并将时钟精度级别最高的时钟最为计数器的时钟； 

计数器、用于为时钟处理模块得出校准偏差提供数值； 

相应地，所述所有CPU在读数周期到来，读取RTC时钟和计数器的数 值，并把所取得的计数器数值转换成时间格式值，并把所读取的RTC时钟和计数器时间格式值发送给与所述CPU对应的时钟管理模块中的时钟处理模块； 

时钟处理模块，用于根据初始RTC时钟和读数周期所读取的RTC时钟得出相对运行时间，再根据计数器的时间格式值和相对运行时间得出校准偏差，用得到的校准偏差进行RTC同步。 

进一步地，所述时钟处理模块进一步用于：判断校准偏差是否大于或等于设定的偏差门限，若大于或等于，则用于校准RTC时钟后判断时钟校准周期是否到；否则直接判断时钟校准周期是否到。 

进一步地，所述时钟处理模块确定时钟校准周期到来后，根据校准偏差校准RTC时间后，进一步用于清零计数器；在确定时钟校准周期没有到来后，进一步用于等待读数周期到来。 

本发明多端口同步以太网设备的时钟同步方法及系统，板上的各个端口将从同步以太网获得的数据进行时钟恢复，得到各自的时钟后，通过报文管理系统和板级CPU根据时钟精度级别确定出时钟精度最高的端口为从端口后，用从端口的时钟去同步板实时时钟(RTC，Real-Time Clock)时钟，并将板的RTC时钟发给报文管理系统，报文管理系统和设备级CPU根据时钟精度级别确定出时钟精度最高的板为从板后，用从板的时钟去同步设备RTC时钟，并用同步后的RTC时钟去同步主板的RTC时钟和主板上各个端口的时钟，这样就能够实现多端口同步以太网的全设备时钟同步。且每次同步的时候都选用最高时钟精度的时钟来同步，保证了多端口同步以太网设备时钟同步的高精度。 

附图说明

图1为本发明的多端口同步以太网设备的层次结构示意图； 

图2为本发明多端口同步以太网设备时钟同步的系统结构示意图； 

图3是本发明的端口时钟恢复单元示意图； 

图4是本发明的板级中央时钟管理单元示意图； 

图5是本发明的设备级时钟管理单元示意图； 

图6为本发明多端口同步以太网设备时钟同步的方法流程示意图； 

图7为本发明板级时钟同步示意图； 

图8为本发明设备级时钟同步示意图； 

图9是本发明的板级时钟管理单元同步板RTC时钟的方法流程示意图； 

图10为本发明设备级时钟管理单元同步设备RTC时钟的方法流程示意图。 

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的具体实施作进一步详细的说明。为了说明的方便，在以后的说明中，将多端口同步以太网设备简称为设备。用板来代替印刷电路板。 

本发明多端口同步以太网设备的层次结构如图1所示，设备处于最高级，设备上有多个不同的板，板比设备低一级，板上有多个不同的端口，端比板再低一级。同步以太网将数据通过端口传给板，板将数据传给设备，一级一级上传。 

基于上述多端口同步以太网设备的层次结构，本发明的基本思想是：板上的各个端口将从同步以太网获得的数据进行时钟恢复，得到各自的时钟，各个端口将各自恢复得出的时钟发给报文管理单元，报文管理单元分析得出各个端口的时钟精度级别和端口号，并将各个端口的时钟精度级别、端口号和各个端口的时钟上报给板级CPU，板级CPU根据各个端口的时钟精度级别和端口号确定从端口和主端口，将各个端口的时钟发给板级时钟管理单元，并通知板级时钟管理单元用从端口的时钟来同步板RTC时钟，同时将板RTC时钟发给报文管理单元，报文管理单元分析得出各个板的时钟精度级别和板号，并将各个板的时钟精度级别、板号和各个板的时钟上报给设备级CPU，设备级CPU根据各个板的时钟精度级别和板号确定从板和主板， 将各个板的时钟发给设备级时钟管理单元，并通知设备级时钟管理单元用从板的时钟来同步设备的RTC时钟，然后用同步后的RTC时钟去同步主板的RTC时钟和主板上各个端口的时钟，这样就能实现多端口同步以太网设备使用同一精准时钟达到一个整体的同步。 

本发明多端口同步以太网设备时钟同步系统结构如图2所示，主要包括以下单元：端口时钟恢复单元21，报文管理单元22、板级CPU 23、板级时钟管理单元24、板RTC时钟25、设备级CPU 26、设备级时钟管理单元27、设备RTC时钟28，其中， 

端口时钟恢复单元21，用于根据以太网接收的数据恢复出各个端口的时钟，在设备首次接收以太网数据的情况下，用于将恢复出的各个端口的时钟发给板级CPU 23，在设备非首次接收以太网数据的情况下，将恢复出的各个端口的时钟发给报文管理单元22；还用于接收板级时钟管理单元24发来的板级RTC时钟来同步各个主端口的时钟单元。 

这里，端口时钟恢复单元21包括：网络接口211、时钟恢复单元212，具体如图3所示， 

网络接口211，将同步以太网上的4B/5B编码或8B/10B编码等数据发给端口的时钟恢复单元212。 

时钟恢复单元212，对同步以太网上发来的4B/5B编码或8B/10B编码等数据进行时钟恢复，得到各个端口的时钟，在设备首次接收以太网数据的情况下，将恢复出的各个端口的时钟发给板级CPU 23，在设备非首次接收以太网数据的情况下，将恢复出的各个端口的时钟发给报文管理单元22。 

这里，一般可以得到一个相对同步以太网来说较高精度的时钟。 

报文管理单元22，用于接收端口时钟恢复单元21发来的各个端口的时钟，分析出各个端口的精度级别和端口号，并将得到的各个端口的精度级别和端口号发给板级CPU 23；还用于接收板级时钟管理单元24发来的各个板的时钟，分析得出各个板的精度级别和板号，并将获得的各个板的精度级别和板号发给设备级CPU 26。 

板级CPU 23，在设备首次接收以太网数据的情况下，当端口时钟恢复单元21恢复出各个端口的时钟时后，用于启动板级时钟管理单元24中的板定时器，并将板定时器的时钟设定为默认从端口的时钟，通知板级时钟管理单元24以所述默认从端口的时钟来同步板的RTC时钟；还用于读取板初始RTC时钟并将其发给板级时钟管理单元24中的时钟处理模块244，同时启动板级时钟管理单元24中的板计数器243；在设备非首次接收以太网数据的情况下，用于根据接收到的各个端口的精度级别和端口号，确定从端口和主端口，将各个端口的时钟发给板级时钟管理单元24，并通知板的板级时钟管理单元24先用从端口的时钟来同步板RTC时钟25，然后用同步后的RTC时钟来同步各个主端口的时钟，同时将板的RTC时钟发给报文管理单元22。 

板级时钟管理单元24中的周期和门限设定模块241设定的读数周期到来，用于读取板RTC时钟25和板计数器243的数值，并把所取得的计数器数值转换成时间格式值，并将读取的板RTC时钟25的数值和得到的板级时钟管理单元24中的板计数器243的时间格式值发给板级时钟管理单元24的时钟处理模块244；还用于判断板级时钟管理单元24的时钟处理模块244得出的板校准偏差是否大于或等于板级时钟管理单元24中的周期和门限设定模块241设定的板偏差门限，在确定大于或等于后，用于通知板RTC时钟25中的锁相环(PLL)252根据板校准偏差校准板RTC时钟；在确定小于后，或将板RTC时钟根据板校准偏差校准后，用于判断周期和门限设定模块241设定的时钟校准周期是否到来，在确定周期到来的情况下，用于通知板RTC时钟25中的PLL 252根据板校准偏差校准板RTC时间，然后用于清零板计数器，在确定周期没有到来的情况下，继续等待读数周期的到来。 

板级时钟管理单元24，在设备首次接收以太网数据的情况下，用于以从板的RTC时钟来同步设备RTC时钟，然后将设备RTC时钟下发给板级CPU；还用于用设备RTC时间同步各个主板RTC时钟后，用各个主板RTC时钟同步各个主板的所有端口的时钟；在设备非首次接收以太网数据的情况 下，用于用从端口的时钟来同步板的RTC时钟后，用同步后板的RTC时钟来同步各个主端口的时钟；还用于用设备的RTC时钟来同步板的RTC时钟。 

板级时钟管理单元24包括：周期和门限设定模块241、多路选择器(MUX)242、板计数器243、时钟处理模块244，具体如图4所示， 

周期和门限设定模块241：设定读数周期和时钟校准周期，并设定板偏差门限。 

这里，无论是读数周期的设定，还是时钟校准周期的设定，或是板偏差门限的设定，均根据不同通讯网络对时间精度的要求来进行协商设定，具体没有确定的数值。 

MUX 242，用于接收板级CPU 23的通知，从接收到的各个端口的时钟中选择出从端口的时钟，即选择出时钟精度最高的端口时钟，将从端口的时钟作为板计数器243的时钟；还用于接收设备下发的RTC时钟，将设备RTC时钟作为板计数器243的时钟。 

板的所有端口时钟都与MUX 242相连，其中，MUX 242中的一条线上连设备，与设备级的中央端口相连，另外的时钟信号线来自与板相连的端口。 

板计数器243，用于对板RTC时钟25输出的时钟进行计数。 

时钟处理模块244，用于根据板初始RTC时钟、读数周期所读取的板RTC时钟25的数值得到板相对运行时间，进而根据板级CPU 23发来的板计数器243的时间格式值和板相对运行时间得到板校准偏差；还用于根据所得到的板校准偏差同步设备或板的RTC时钟，或同步板的各个端口的时钟。 

这里，板相对运行时间是板初始RTC和读数周期所读取的板RTC时钟之间的差值；板校准偏差是板计数器的时间格式值和板相对运行时间之间的差值。 

板RTC时钟25，用于为板产生RTC时钟。 

这里，板RTC时钟25是由晶振251通过PLL 252产生的，它受到板级时钟管理单元24的校准。 

设备级CPU 26，在设备首次接收以太网数据的情况下，用于读取设备 初始RTC时钟并将其发给设备级时钟管理单元27中的时钟处理模块274，还用于根据默认从板的时钟启动设备级时钟管理单元27中的设备计数器273，通知设备级时钟管理单元27以默认从板的RTC时钟来同步设备RTC时钟28，然后将设备RTC时钟下发给板级CPU23；在设备非首次接收以太网数据的情况下，用于根据接收到的各个板的时钟精度级别和板号，确定从板和主板，将各个板的时钟发给设备级时钟管理单元27，并通知设备时钟管理单元27用从板的RTC时钟来同步设备RTC时钟28后，将设备的RTC时钟下发给各个主板的板级时钟管理单元24。 

设备级时钟管理单元27中的周期和门限设定模块271设定的读数周期到来后，用于读取设备RTC时钟28和设备计数器273的数值，并把所取得的计数器数值转换成时间格式值，并将读取的设备RTC时钟28的数值和得到的设备级时钟管理单元27中的设备计数器273的时间格式值发给设备级时钟管理单元27的时钟处理模块274；还用于判断设备级时钟管理单元27的时钟处理模块274得出的设备校准偏差是否大于或等于设备级时钟管理单元27中的周期和门限设定模块271设定的设备偏差门限，在确定大于或等于后，用于通知设备RTC时钟28中的PLL 282根据设备校准偏差校准设备RTC时钟；在确定小于后，或将设备RTC时钟根据设备校准偏差校准后，用于判断周期和门限设定模块271设定的时钟校准周期是否到来，在确定周期到来的情况下，用于通知设备RTC时钟28中的PLL 282根据设备校准偏差校准设备RTC时间，然后用于清零设备计数器，在确定周期没有到来的情况下，继续等待读数周期的到来。 

设备时钟管理单元27，在设备首次接收以太网数据的情况下，用于用默认从板的RTC时钟来同步设备的RTC时钟28后，将设备的RTC时钟下发给各个主板；在设备非首次接收以太网数据的情况下，用于用从板的RTC时钟来同步设备的RTC时钟28后，将设备的RTC时钟下发给各个主板。 

设备级时钟管理单元27包括：周期和门限设定模块271、MUX 272、设备计数器273、时钟处理模块274，具体如图5所示， 

周期和门限设定模块271：设定读数周期和时钟校准周期，并设定设备偏差门限。 

这里，无论是读数周期的设定，还是时钟校准周期的设定，或是设备偏差门限的设定，均根据不同通讯网络对时间精度的要求来进行协商设定，具体没有确定的数值。 

MUX 272，用于接收设备级CPU 26的通知，从接收到的各个板的时钟中选择出从板的时钟，即选择出时钟精度最高的板时钟，将从板的时钟作为设备计数器273的时钟。 

设备的所有板级时钟都与MUX 272相连。 

设备计数器273，用于对设备RTC时钟28输出的时钟进行计数。 

时钟处理模块274，用于根据设备初始RTC时钟、读数周期所读取的设备RTC时钟28的数值得到设备相对运行时间，进而根据设备级CPU 26发来的设备计数器273的时间格式值和设备相对运行时间得到设备校准偏差；还用于根据得到的设备校准偏差同步设备RTC时钟，并将设备RTC时钟下发给板。 

这里，设备相对运行时间是设备初始RTC时钟和读数周期所读取的设备RTC时钟之间的差值；设备校准偏差是设备计数器273的时间格式值和设备相对运行时间之间的差值。 

设备RTC时钟28，用于为设备产生RTC时钟。 

这里，设备RTC时钟28是由晶振281通过PLL 282产生的，它受到设备级时钟管理单元的校准。 

本发明多端口同步以太网设备时钟同步方法如图6所示，包括以下步骤： 

步骤601、设备上电启动，设备、设备上的所有板复位，设备计数器、设备上的所有板的计数器清零，即全设备启动、复位、计数器清零。板级CPU读取板初始RTC时钟，并将其发给板级时钟管理单元中的时钟处理单元，设备级CPU读取设备初始RTC时钟，并将其发给设备级时钟管理单元 中的时钟处理单元。 

这里，板的RTC时钟是由晶振和PLL生成的，板初始RTC时钟是板复位时所读取的板RTC时钟；设备的RTC时钟是由设备的晶振和PLL生成的，设备初始RTC时钟是设备复位时所读取的设备RTC时钟。 

步骤602、同步以太网中的数据首次到来时，端口时钟恢复单元根据各个端口接收到的同步以太网中的数据恢复出各个端口的时钟，并将各个端口的时钟上报给板级CPU。 

这里，各个端口的端口时钟恢复单元接收同步以太网中的4B/5B编码或8B/10B编码等数据，端口时钟恢复单元将所接收到的编码数据恢复成各个端口的时钟。 

另外，端口恢复时钟的方法包括以下步骤：首先，端口通过网络接口从同步以太网接收数据，端口时钟恢复单元通过接收到的数据将时钟恢复出来，然后，端口将恢复出来的时钟作为自己的时钟，设备首次接收以太网数据的情况下，端口将各自恢复得出的时钟上报板级CPU；在设备非首次接收以太网数据过来的情况下，端口将各自恢复得出的时钟上报给报文管理单元。 

步骤603、板级CPU启动板级时钟管理单元中的板计数器，将板的时钟设置为默认从端口的时钟，通知板级时钟管理单元以所述默认从端口的时钟来同步板的RTC时钟，同时默认为从板的默认从端口所在的板将自身的RTC时钟上报给设备级CPU。 

这里，板级时钟管理单元中的板定时器时钟是不断变化的，不管收到任何时钟，板定时器都将收到的时钟作为自身的时钟。 

这里，从端口是指某板上时钟精度最高的端口，主端口是指所述板上除从端口以外任一个端口，板级时钟管理单元将会以从端口的时钟作为标准来同步所有主端口的时钟，具体如图7所示，一个板上只能有一个从端口，但是可以有多个主端口。 

同理，从板是指设备上时钟精度最高的板，主板是指所述设备上除从板 以外任一个板，设备级时钟管理单元将会以从板的时钟作为标准来同步所有主板的时钟，具体如图8所示，一个设备上只能有一个从板，但是可以有若干个主板。 

这里，板级时钟管理单元用收到的所述默认从端口的时钟来同步各自的RTC时钟的方法如图9所示，包括以下步骤： 

步骤901、板级时钟管理单元的周期和门限设定模块设定读数周期和时钟校准周期，并设定板偏差门限。 

这里，无论是读数周期的设定，还是时钟校准周期的设定，或是板偏差门限的设定，均根据不同通讯网络对时间精度的要求来进行协商设定，具体没有确定的数值。 

步骤902、读数周期到来，板级CPU读取板的RTC时钟和时钟管理单元中的板计数器的数值，并把所取得的计数器数值转换成时间格式值，并将读取的板的RTC时钟和得到的时钟管理单元中的板计数器的时间格式值发给板级时钟管理单元的时钟处理模块。 

这里，时钟管理单元中的板计数器的计数时钟是默认从端口恢复得来的时钟。 

步骤903、板级时钟管理单元的时钟处理模块根据收到的板初始RTC时钟和读数周期所读取的板RTC时钟得出板相对运行时间，再根据板计数器的时间格式值和板相对运行时间得出板校准偏差。 

这里，板相对运行时间是板初始RTC和读数周期所读取的板RTC时钟之间的差值；板校准偏差是板计数器的时间格式值和板相对运行时间之间的差值。 

步骤904、板级CPU判断板校准偏差是否大于或等于设定的板偏差门限，若大于或等于，则通知板RTC时钟中的PLL执行步骤905后执行步骤906；否则直接执行步骤906。 

步骤905、板RTC时钟中的PLL根据板校准偏差校准板RTC时钟。 

这里，具体校准的大小也根据不同通讯网络对时间精度的要求来进行协 商设定。 

步骤906、板级CPU判断时钟校准周期是否到来，若到来，则通知板RTC时钟中的PLL根据板校准偏差校准板RTC时间，然后清零计数器；否则执行步骤902。 

步骤604、设备级CPU根据默认从板的时钟来启动设备定时器，通知设备级时钟管理单元以从板的RTC时钟来同步设备RTC时钟，然后将设备RTC时钟下发给板级CPU。 

这里，设备级时钟管理单元以从板的RTC时钟来同步设备级RTC时钟的方法如图10所示，包括以下步骤： 

步骤1001、在设备级时钟管理单元中设定读数周期和时钟校准周期，并设定设备偏差门限。 

这里，无论是读数周期的设定，还是时钟校准周期的设定，或是设备偏差门限的设定，均根据不同通讯网络对时间精度的要求来进行协商设定。 

步骤1002、读数周期到来，设备级CPU读取设备的RTC时钟和设备级时钟管理单元的设备计数器的数值，并把所取得的计数器数值转换成时间格式值。 

这里，设备级时钟管理单元中的设备计数器的计数时钟是从板的时钟。 

步骤1003、设备级CPU根据收到的设备初始RTC时钟和读数周期所读取的设备时钟管理单元的设备RTC时钟得出设备相对运行时间，再根据设备时钟管理单元的设备计数器的时间格式值和设备相对运行时间得出设备校准偏差。 

这里，设备相对运行时间是设备初始RTC和读数周期所读取的设备时钟管理单元的设备RTC时钟之间的差值；设备校准偏差是设备时钟管理单元的设备计数器的时间格式值和设备相对运行时间之间的差值。 

步骤1004、设备级CPU判断设备校准偏差是否大于或等于设定的设备偏差门限，若大于或等于，则通知设备级时钟管理单元的PLL执行步骤1005；否则直接执行步骤1005。 

步骤1005、设备级时钟管理单元的PLL根据设备校准偏差校准设备RTC时间后，通知设备级CPU执行步骤1006。 

步骤1006、设备级CPU判断时钟校准周期是否到来，若到来，则通知设备级时钟管理单元的PLL根据设备校准偏差校准设备RTC时间，同时清零设备计数器；否则执行步骤1002。 

步骤605、板级CPU通知板级时钟管理单元根据收到的从板RTC时钟来同步各个主板的RTC时钟，然后用各个主板同步后的RTC时钟同步各个主板各自所有的端口时钟。 

板级时钟管理单元根据收到的从板RTC时钟来同步各个主板的RTC时钟的方法与步骤603的方法完全相同，只是板级时钟管理单元的板定时器的时钟是设备的RTC时钟。 

步骤606、第二次同步以太网中的数据到来时，端口时钟恢复单元根据各个端口接收到的同步以太网中的数据恢复出各个端口的时钟，并将各个端口的时钟发给报文管理单元。 

步骤607、报文管理单元根据收到的各个端口的时钟分析得到各个端口的时钟精度级别，并将各个端口的时钟精度级别、端口号和各个端口的时钟上报板级CPU。 

步骤608、板级CPU根据各个端口的时钟精度级别和端口号，将时钟精度最高的端口设为从端口，将其他端口作为主端口，将各个端口的时钟发给板级时钟管理单元。 

步骤609、板级CPU通知板级时钟管理单元用从端口的时钟来同步板的RTC时钟后，用板的RTC时钟来同步板所有主端口的时钟；同时将板RTC时钟发给报文管理单元。 

这里，板级时钟管理单元用从端口的时钟来同步板的RTC时钟的方法与步骤603相同，在此不再赘述。 

步骤610、报文管理单元根据收到的各个板的RTC时钟分析得到各个板的时钟精度级别，并将各个板的时钟精度级别、板号和各个板的时钟上报设 备级CPU。 

步骤611、设备级CPU根据各个板的时钟精度级别和板号，将时钟精度最高的板设为从板，将其他端口作为主板，将各个板的时钟发给设备级时钟管理单元。 

步骤612、设备级CPU通知设备级时钟管理单元用从板的RTC时钟来同步设备的RTC时钟，同时将设备的RTC时钟下发给板级CPU。 

设备级时钟管理单元用从板的RTC时钟来同步设备的RTC时钟的方法与步骤604相同，在此不再赘述。 

步骤613、板级CPU通知板级时钟管理单元用设备RTC时钟来同步各个主板的RTC时钟，然后用同步后各个主板的RTC时钟来同步各个主板各自所有的端口。 

以后每次同步以太网中的数据到来时，都重复执行步骤606至步骤613。 

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。 

Claims (16)

1.一种多端口同步以太网设备的时钟同步方法，至少两个端口构成的板，至少两个所述板构成多端口同步以太网设备，其特征在于，该方法包括以下步骤：

A、根据接收到的同步以太网发来的数据恢复出各个端口的时钟；

B、根据各个端口的时钟确定出从端口和主端口后，用从端口的时钟来同步板的实时时钟RTC时钟后，用板的RTC时钟来同步板上各个主端口时钟；

C、根据各个板的RTC时钟确定出从板和主板后，用从板的RTC时钟来同步设备RTC时钟，并将设备RTC时钟下发给板；

D、板根据设备RTC时钟来同步板RTC时钟，然后用同步后板的RTC时钟来同步板上各个端口的时钟。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B中所述确定从端口和主端口或步骤C中所述确定从板和主板时，根据各个端口的时钟精度级别和端口号确定，或根据各个板的时钟精度级别和板号确定。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤A之前，该方法进一步包括：全设备启动、复位、计数器清零后，获得板初始RTC时钟和设备初始RTC时钟；根据同步以太网首次发来的数据恢复出各个端口的时钟后，启动板计数器，将所述板计数器的时钟设置为设备默认的从端口时钟，并以设备默认的从端口时钟来同步板RTC时钟；启动设备计数器后，将设备默认的从板RTC时钟设置为设备计数器时钟，并以设备默认从板的RTC时钟来同步设备RTC时钟，再用设备RTC时钟同步各个主板的RTC时钟，用同步后各个主板的RTC时钟同步各个主板的各自所有端口的时钟。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤B中确定出从端口和主端口后，将从端口的时钟发给板计数器；步骤C中确定出从板和主板后，将从板的时钟发给设备计数器；将设备RTC时钟下发给板时，将设备RTC同时下发给板计数器；所述所有计数器的实时时钟都是自身实时所接收到的时钟。 

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所有同步RTC时钟的方法为：得出校准偏差，根据所述校准偏差来校准RTC时钟。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述得出校准偏差的方法为：设定读数周期和时钟校准周期，并设定偏差门限；读数周期到来，读取RTC时钟和计数器的数值，并把所取得的计数器数值转换成时间格式值；根据初始RTC时钟和读数周期所读取的RTC时钟得出相对运行时间，再根据计数器的时间格式值和相对运行时间得出校准偏差。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据校准偏差校准RTC时钟为：判断校准偏差是否大于或等于设定的偏差门限，若大于或等于，则校准RTC时钟后判断时钟校准周期是否到；否则直接确定时钟校准周期是否到。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：确定时钟校准周期到来后，根据校准偏差校准RTC时间后，清零计数器；否则重复等待读数周期到来的步骤。

9.一种多端口同步以太网设备同步的系统，至少两个端口构成的板，至少两个所述板构成多端口同步以太网设备，其特征在于，该系统包括：

端口时钟恢复单元，用于根据各个端口接收到的同步以太网发来的数据恢复出各个端口的时钟；

板级CPU，用于根据各个端口的时钟确定出从端口和主端口，并将各个端口的时钟发给板级时钟管理单元；

板级时钟管理单元，用于用从端口的时钟来同步板的RTC时钟后，用板的RTC时钟来同步板上各个主端口时钟；还用于用设备RTC时钟来同步板RTC时钟，然后用同步后板的RTC时钟来同步板上各个端口的时钟；

设备级CPU，用于根据各个板的RTC时钟确定出从板和主板，并将各个板的RTC时钟下发给设备级时钟管理单元；

设备级时钟管理单元，用于用从板的RTC时钟来同步设备RTC时钟，并将设备 RTC时钟下发给板级时钟管理单元。 

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括：报文管理单元，用于根据各个端口的时钟确定出各个端口的时间精度级别和端口号，并将各个端口的时钟、时间精度级别和端口号发给板级CPU；还用于根据各个板的时钟确定出各个板的时间精度级别和板号，并将各个板的时钟、时间精度级别和板号发给设备级CPU。 

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于， 

设备级CPU，还用于获得设备初始RTC时钟；还用于进行全设备启动、复位、计数器清零；还用于启动板计数器，将所述板计数器的时钟设置为设备默认的从端口时钟； 

端口时钟恢复单元，还用于根据同步以太网首次发来的数据恢复出各个端口的时钟； 

板级CPU，还用于获得板初始RTC时钟；启动设备计数器后，将设备默认的从板RTC时钟设置为设备计数器时钟； 

板级时钟管理单元，还用于以设备默认的从端口时钟来同步板RTC时钟； 

设备级时钟管理单元，还用于以设备默认的从板时钟来同步设备RTC时钟。 

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述板级CPU确定出从端口和主端口后，还用于将从端口的时钟发给板计数器； 

所述设备级CPU确定出从板和主板后，还用于将从板的时钟发给设备计数器； 

所述设备级时钟管理单元将设备RTC时钟下发给板时，还用于将设备RTC同时下发给板时钟管理单元的板计数器； 

所述所有计数器的实时时钟都是自身实时所接收到的时钟。 

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述所有时钟管理单元在同步RTC时钟时，用于根据自身所得出的校准偏差来校准RTC时钟。 

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述所有时钟管理单元进一步包括：周期和门限设定模块、多路选择器MUX、计数器、时钟处理模块，其中， 

周期和门限设定模块，用于得出校准偏差的方法为：设定读数周期和时钟校准周期，并设定偏差门限； 

多路选择器MUX、用于从接收到的时钟中选择出时钟精度级别最高的时钟，并将时钟精度级别最高的时钟最为计数器的时钟； 

计数器、用于为时钟处理模块得出校准偏差提供数值； 

相应地，所述所有CPU在读数周期到来，读取RTC时钟和计数器的数值，并把所取得的计数器数值转换成时间格式值，并把所读取的RTC时钟和计数器时间格式值发送给与所述CPU对应的时钟管理模块中的时钟处理模块； 

时钟处理模块，用于根据初始RTC时钟和读数周期所读取的RTC时钟得出相对运行时间，再根据计数器的时间格式值和相对运行时间得出校准偏差，用得到的校准偏差进行RTC同步。 

15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述时钟处理模块进一步用于：判断校准偏差是否大于或等于设定的偏差门限，若大于或等于，则用于校准RTC时钟后判断时钟校准周期是否到；否则直接判断时钟校准周期是否到。 

16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述时钟处理模块确定时钟校准周期到来后，根据校准偏差校准RTC时间后，进一步用于清零计数器；在确定时钟校准周期没有到来后，进一步用于等待读数周期到来。 

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