CN101527608B - 基于网络化测控lxi系统的ieee1588同步精度测试装置 - Google Patents

基于网络化测控lxi系统的ieee1588同步精度测试装置 Download PDF

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Abstract

基于网络化测控LXI测控系统的IEEE 1588同步精度测试装置，本发明涉及一种IEEE1588同步精度测试系统，它解决了现有同步系统中不能够测得系统在长时间内的统计特性，不能直观反映同步精度以及不能灵活配置同步系统的工作参数的问题。计算机中的CVI界面子系统根据用户需要将同步参数发送给各时钟节点，各时钟节点接收到配置命令后，终止正在运行的IEEE1588协议栈线程，根据配置的参数重新建立IEEE1588协议栈线程，从时钟节点将时钟偏移信息通过网络发送给CVI界面子系统，所述CVI界面子系统以曲线和数据的形式显示时钟偏移信息。本发明用于对LXI测试和控制系统中精密时间同步精度的测试。

Description

基于网络化测控LXI系统的IEEE1588同步精度测试装置
技术领域
本发明涉及一种IEEE1588同步精度测试系统。
背景技术
IEEE1588精密时间同步协议是为克服以太网实时性不足而规定的一种对时机制。它的主要原理是对网络中所有节点进行对时同步，由一个精确的时间源周期性地对网络中所有节点的时钟进行校正同步。协议本身并不能提高测控系统的实时性能，但它可以确定和调整事件而达到更精确的时间间隔，从而获得实时行为。该协议可对标准以太网或其它采用多播技术的分布式总线系统中的设备时钟进行亚微秒级甚至几十纳秒的同步。
对一个IEEE1588同步系统的测试是很重要的问题，现有技术中使用的测试方案有以下三种：
(一)、通过调试工具GDB或者串口在PC机上观察主时钟和从时钟之间的时钟偏移，此方法需要不断地观察和记录，很难测得系统在很长时间内的统计特性。
(二)、采用专门的辅助测试设备和测试请求数据包测试主时钟和从时钟之间的时钟偏移，此方法需要在IEEE1588同步协议的基础上进行二次设计，增加了测试的成本和复杂度。
(三)、采用安捷伦示波器的两个通道分别测量主时钟和从时钟信号产生脉冲边沿的差别，观察主时钟和从时钟的时钟偏移，这种测试方法仅仅能测得两个时钟节点的时钟偏差，而且需要记录，不能直观反映同步精度且成本很高。
上述三种测试方案都没有解决灵活配置同步系统的工作参数的问题。
发明内容
本发明为解决现有IEEE1588同步系统中不能够测得系统在长时间内的统计特性，不能直观反映同步精度以及不能灵活配置同步系统的工作参数的问题，提供了一种基于网络化测控LXI系统的IEEE1588同步精度测试装置。
基于网络化测控LXI系统的IEEE1588同步精度测试装置，它是由计算机、网络连接设备、主时钟节点和多个从时钟节点组成，其中主时钟节点和各从时钟节点通过以太网线与网络连接设备连接，网络连接设备通过以太网线与计算机连接，CVI界面子系统嵌入到计算机中，其中：
CVI界面子系统，用于读取系统配置文件，并获得系统中主时钟节点和从时钟节点的总数目；还用于根据所述总数目，申请系统资源，并和主时钟节点、每一个从时钟节点建立TCP连接线程；还用于给主时钟节点、每一个从时钟节点发送配置命令，还用于接收、保存并显示每一个从时钟节点发送的时钟偏移信息；
主时钟节点，用于根据接收到的配置命令，中止正在运行的IEEE1588协议栈线程，并以所述配置命令中的工作参数建立新的IEEE1588协议栈线程，还用于根据IEEE1588协议发送/接收同步消息给每一个从时钟节点；
从时钟节点，用于根据接收到的配置命令，中止正在运行的IEEE1588协议栈线程，并以所述配置命令中的工作参数建立新的IEEE1588协议栈线程；还用于根据接收到的同步消息进行计算获得时钟偏移信息，同步本地时钟；还用于把所述时钟偏移信息发送给CVI界面子系统。
有益效果：本发明提供了一种不需要专用的测试设备，能够测得系统在长时间内的统计特性，不影响同步精度的测试方法，采用本发明所述的装置能够根据用户需要灵活配置系统同步参数，并能够实时观察到系统的同步工作状态。
附图说明
图1是本发明的网络化测控LXI系统的结构示意图；图2是CVI界面子系统的工作流程示意图，图3是主时钟节点3的工作流程示意图，图4是从时钟节点4的工作流程示意图，图5是具体实施方式二所述的从时钟节点4的工作流程示意图。
具体实施方式
具体实施方式一、参见图1说明本实施方式。本实施方式所述的基于网络化测控LXI系统的IEEE1588同步精度测试装置，它是由计算机1、网络连接设备2、主时钟节点3和多个从时钟节点4组成，其中主时钟节点3和各从时钟节点4通过以太网线与网络连接设备2连接，网络连接设备2通过以太网线与计算机1连接，CVI界面子系统嵌入到计算机1中，其中：
CVI界面子系统，用于读取系统配置文件，并获得系统中主时钟节点3和从时钟节点4的总数目；还用于根据所述总数目，申请系统资源，并和主时钟节点3、每一个从时钟节点4建立TCP连接线程；还用于给主时钟节点3每一个从时钟节点4发送配置命令，还用于接收、保存并显示每一个从时钟节点4发送的时钟偏移信息；
主时钟节点3，用于根据接收到的配置命令，中止正在运行的IEEE1588协议栈线程，并以所述配置命令中的工作参数建立新的IEEE1588协议栈线程，还用于根据IEEE1588协议发送/接收同步消息给每一个从时钟节点4；
从时钟节点4，用于根据接收到的配置命令，中止正在运行的IEEE1588协议栈线程，并以所述配置命令中的工作参数建立新的IEEE1588协议栈线程；还用于根据接收到的同步消息进行计算获得时钟偏移信息，同步本地时钟；还用于把时钟偏移信息发送给CVI界面子系统。
本实施方式中的网络连接设备2为交换机、路由器或多种网络连接设备2的混合连接。
本实施方式所述的配置命令包括同步间隔、时钟的等级。
本实施方式所述的CVI界面子系统，还用于将网络内所有时钟节点的连接状态显示在CVI界面。
本实施方式所述的CVI界面子系统，还用于统计保存的每一个从时钟节点4的时钟偏移信息，并获得同步系统的性能参数。所述同步系统的性能参数包括时钟偏移信息的均值、最大值、最小值和标准差等。
本实施方式所述的CVI界面子系统，还用于将保存的每一个从时钟节点4的时钟偏移信息以曲线或者数据的形式显示。
本实施方式所述的从时钟节点4，还用于在获得时钟偏移信息的同时将时钟偏移信息有效位置1；还用于判断时钟偏移信息有效位是否为1；当所述时钟偏移信息有效位为1时，发送时钟偏移信息给CVI界面子系统，并将所述时钟偏移信息有效位置0，当时钟偏移信息有效位不为1时，从时钟节点继续等待判断。
本实施方式所述的装置中，嵌入到计算机中的CVI界面子系统采用多线程并行的工作方式工作，参见图2所示，首先，第一步A1：CVI界面子系统读取系统配置文件，并获得系统主时钟节点3和从时钟节点4的总数目，第二步A2：根据获得的总数目，申请系统资源，并和主时钟节点3、每一个从时钟节点4建立TCP连接线程；然后同时执行第三步A3：发送配置命令和第四步A4：接收时钟偏移信息并统计、显示时钟偏移信息，其中：
第二步A2具体为：CVI界面子系统以服务器的形式与这些节点建立TCP连接，这样可以根据系统实际所连接的时钟节点的数目动态的调整系统资源，合理利用系统资源，然后CVI界面子系统同时处理已经建立的与时钟节点连接的线程，对于每个时钟节点同时启动两个并行线程，即第三步A3和第四步A4。
第三步A3具体为：根据用户的需要而启动的，即，当用户需要配置同步系统的工作参数时，计算机中的CVI界面子系统给时钟节点发送配置命令；
第四步A4具体为：CVI界面子系统以客户机形式接收从时钟节点子系统发送的时钟偏移信息，实时显示所接收到的时钟偏移信息并保存，同时显示时钟偏移信息的统计数据，以曲线的形式显示时钟偏移信息的变化趋势，随时统计出同步性能参数，达到直观反映系统的同步精度的目的。
主时钟节点3和每一个从时钟节4点都采用多线程并行工作的方式。参见图3说明主时钟节点3的工作过程为：第一步B1：主时钟节点3上电初始化，然后同时执行第二步B2和第三步B3；其中，第二步B2：如果接收到配置命令，则根据接收到的配置命令，中止正在运行的IEEE1588协议栈线程，并以所述配置命令中的工作参数建立新的IEEE1588协议栈线程，第三步B3：根据IEEE1588协议发送/接收同步消息给每一个从时钟节点4；
第二步B2具体为：用于接收配置命令，主时钟节点3以客户机的形式等待计算机1中的CVI界面子系统发出的配置命令，当接收到所述配置命令时，中止正在运行的IEEE1588协议栈线程，以接收到的配置命令中的工作参数建立新的IEEE1588协议栈线程；
第三步B3具体为：是运行IEEE1588协议栈，主时钟节点3完成IEEE1588协议的同步功能，向每一个从时钟节点4发送同步消息。
每个从时钟节点4的工作流程相同，参见图4说明每一个从时钟节点4的工作过程：第一步C1：从时钟节点4上电初始化，然后同时执行第二步C2、第三步C3和第四步C4，其中第一步C2：根据接收到的配置命令，中止正在运行的IEEE1588协议栈线程，并以所述配置命令中的工作参数建立新的IEEE1588协议栈线程；第三步C3：根据接收到的同步消息进行计算获得时钟偏移信息，同步本地时钟；第四步C4：将时钟偏移信息发送给CVI界面子系统。
第一步C2具体为：用于接收配置命令，从时钟节点4以客户机的形式等待计算机中的CVI界面子系统发出的配置命令，当接收到配置命令信息时，中止正在运行的IEEE1588协议栈线程，以接收到的配置命令中的工作参数建立一个新的IEEE1588协议栈线程；
第三步C3具体为：运行IEEE1588协议栈，完成IEEE1588协议的同步功能，接收主时钟节点3发送的同步信息，并根据所述同步信息进行同步计算，同步本地时钟；
第四步C4具体为：实时发送时钟偏移信息，从时钟节点4以服务器形式发送从时钟节点4的时钟偏移信息给计算机1中的CVI界面子系统。
在本实施方式所述的装置中，计算机1中的CVI界面子系统是通过网络对同步系统配置和显示系统工作状况的工具，通过CVI界面子系统能够实时观察到系统的工作情况和工作性能参数，还可以通过CVI界面子系统配置系统的同步工作参数，并将配置的参数发送给系统中的每一个时钟节点。
具体实施方式二、本实施方式在具体实施方式一所述的基于网络化测控LXI系统的IEEE1588同步精度测试装置的基础上，所述从时钟节点4，还用于在获得时钟偏移信息的同时将时钟偏移信息有效位置1；还用于判断时钟偏移信息有效位是否为1；当所述时钟偏移信息有效位为1时，发送时钟偏移信息给CVI界面子系统，并将所述时钟偏移信息有效位置0，当时钟偏移信息有效位不为1时，从时钟节点继续等待判断。
本实施方式中的从时钟节点4的工作流程：参见图5所示，在第三步C3之后，还有C3-1步，第C3-1步：在每次同步时，将时钟偏移信息有效位置1；在第四步C4中，还包括：第C4-1步：判断时钟偏移信息有效位是否为1，是1时，则执行C4-2步，否则继续判断时钟偏移信息有效位的状态；第C4-2步：发送时钟偏移信息给CVI界面子系统，然后执行C4-3步；第C4-3步：将时钟信息有效位置0。

Claims (7)

1.基于网络化测控LXI系统的IEEE1588同步精度测试装置，其特征在于它是由计算机(1)、网络连接设备(2)、主时钟节点(3)和多个从时钟节点(4)组成，其中主时钟节点(3)和各从时钟节点(4)通过以太网线与网络连接设备(2)连接，网络连接设备(2)通过以太网线与计算机(1)连接，CVI界面子系统嵌入到计算机(1)中，其中：
CVI界面子系统，用于读取系统配置文件，并获得系统中主时钟节点(3)和从时钟节点(4)的总数目；还用于根据所述总数目，申请系统资源，并和主时钟节点(3)、每一个从时钟节点(4)建立TCP连接线程；还用于给主时钟节点(3)、每一个从时钟节点(4)发送配置命令，还用于接收、保存并显示每一个从时钟节点(4)发送的时钟偏移信息；
主时钟节点(3)，用于根据接收到的配置命令，中止正在运行的IEEE1588协议栈线程，并以所述配置命令中的工作参数建立新的IEEE1588协议栈线程，还用于根据IEEE1588协议发送/接收同步消息给每一个从时钟节点(4)；
从时钟节点(4)，用于根据接收到的配置命令，中止正在运行的IEEE1588协议栈线程，并以所述配置命令中的工作参数建立新的IEEE1588协议栈线程；还用于根据接收到的同步消息进行计算获得时钟偏移信息，同步本地时钟；还用于把时钟偏移信息发送给CVI界面子系统。
2.根据权利要求1所述的基于网络化测控LXI系统的IEEE1588同步精度测试装置，其特征在于，所述网络连接设备(2)为交换机、路由器或多种网络连接设备(2)的混合连接。
3.根据权利要求1或2所述的基于网络化测控LXI系统的IEEE1588同步精度测试装置，其特征在于，所述配置命令包括同步间隔、时钟的等级。
4.根据权利要求3所述的基于网络化测控LXI系统的IEEE1588同步精度测试装置，其特征在于，所述的CVI界面子系统，还用于将网络内所有时钟节点的连接状态显示在CVI界面。
5.根据权利要求1、2或4所述的基于网络化测控LXI系统的IEEE1588同步精度测试装置，其特征在于，所述的CVI界面子系统，还用于统计保存的每一个从时钟节点(4)的时钟偏移信息，并获得同步系统的性能参数；所述同步系统的性能参数包括时钟偏移信息的均值、最大值、最小值和标准差。 
6.根据权利要求5所述的基于网络化测控LXI系统的IEEE1588同步精度测试装置，其特征在于，所述的CVI界面子系统，还用于将保存的每一个从时钟节点(4)的时钟偏移信息以曲线或者数据的形式显示。
7.根据权利要求1、4或6所述的基于网络化测控LXI系统的IEEE1588同步精度测试装置，其特征在于，所述的从时钟节点(4)，还用于在获得时钟偏移信息的同时将时钟偏移信息有效位置1；还用于判断时钟偏移信息有效位是否为1；当所述时钟偏移信息有效位为1时，发送时钟偏移信息给CVI界面子系统，并将所述时钟偏移信息有效位置0，当时钟偏移信息有效位不为1时，从时钟节点(4)继续等待判断。 
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