CN107749788B - 一种提高时钟同步精度的方法、装置及设备 - Google Patents

一种提高时钟同步精度的方法、装置及设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高时钟同步精度方法，通过判断从设备的硬件接口是否监测到事件消息，如果接收到事件消息，就生成第一硬件时间戳，由于物理层对消息传输的延时非常小，因此硬件时间戳的精度十分高。然后获取主设备响应于事件消息生成的第二硬件时间戳，最后利用第一硬件时间戳、第二硬件时间戳以及主设备和从设备之间的传输时间，计算出主设备与从设备之间的传输延时，显然根据精度高的时间戳计算出的传输延时精度也比较高。最后根据传输延时调整从设备的时钟时间，完成时钟同步，实现了提高时钟同步精度的目的。本发明还提供了一种提高时钟同步精度的装置、设备以及一种计算机可读存储介质，其作用与上述方法相对应。

Description

一种提高时钟同步精度的方法、装置及设备
技术领域
本发明涉及通信领域，特别是涉及一种提高时钟同步精度的方法、装置、设备以及一种计算机可读存储介质。
背景技术
随着数字化时代的到来，分布式网络得到日益广泛的应用。分布式网络是由分布在不同地点的系统互连而成的，大多数系统都利用本振来维护自己的时间概念，许多应用要求两台独立的设备以同步方式工作。
如果所有设备均通过一个通信网络，例如以太网，实现互连，则这些设备可以通过网络交换时间消息，根据主时钟动态调整各自的从属时钟。
现有技术中，一种时钟同步协议——网络时间协议NTP，就是每台设备根据它从NTP时间服务器获取的时间信息调整其时钟。然而，该协议只能实现毫秒级同步精度，时钟同步精度较低，已经不能满足人们对同步精度的需求。
可见，如何提高时钟同步精度是本领域技术人员丞待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高时钟同步精度的方法、装置、设备以及一种计算机可读存储介质，用以解决时钟同步精度低的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种提高时钟同步精度的方法，包括：
判断从设备的硬件接口是否监测到事件消息；
若所述硬件接口接收到所述事件消息，则生成第一硬件时间戳；
获取主设备响应于所述事件消息生成的第二硬件时间戳；
根据所述第一硬件时间戳、所述第二硬件时间戳以及所述主设备与所述从设备之间的传输时间，计算出所述主设备与所述从设备之间的传输延时；
根据所述传输延时，调整所述从设备的时钟时间，完成时钟同步。
其中，所述若所述硬件接口接收到所述事件消息，则生成第一硬件时间戳包括：
所述主设备向所述从设备发送所述事件消息，同时生成所述第二硬件时间戳；
所述从设备的所述硬件接口接收到所述事件消息，生成所述第一硬件时间戳。
其中，所述若所述硬件接口接收到所述事件消息，则生成第一硬件时间戳包括：
所述从设备向所述主设备发送所述事件消息，所述硬件接口接收到所述事件消息，同时生成所述第一硬件时间戳；
所述主设备接收到所述事件消息，生成所述第二硬件时间戳。
其中，所述若所述硬件接口接收到所述事件消息，则生成第一硬件时间戳包括：
若所述硬件接口接收到所述事件消息，则根据本地时钟生成第一硬件时间戳，其中，所述本地时钟包括系统时钟、外部时钟和以太网时钟。
其中，所述判断从设备的硬件接口是否监测到事件消息包括：
判断所述从设备的MAC控制器与以太网物理接口收发器之间的所述硬件接口是否监测到所述事件消息。
其中，在所述计算出所述主设备与所述从设备之间的的传输延时之后，还包括：
调整所述从设备的时钟频率，完成时钟同步。
本发明还提供了一种提高时钟同步精度的装置，包括：
判断模块：用于判断从设备的硬件接口是否检测到事件消息；
生成模块：用于若所述硬件接口接收到所述事件消息，则生成第一硬件时间戳；
获取模块：用于获取主设备响应于所述事件消息生成的第二硬件时间戳；
计算模块：用于根据所述第一硬件时间戳、所述第二硬件时间戳以及所述主设备与所述从设备之间的传输时间，计算出所述主设备与所述从设备之间的传输延时；
时间调整模块：用于根据所述传输延时，调整所述从设备的时钟时间，完成时钟同步。
其中，所述装置还包括：
频率调整模块：用于调整所述从设备的时钟频率，完成时钟同步。
此外，本发明还提供了一种提高时钟同步精度的设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现前述提高时钟同步精度的方法的步骤。
最后，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述提高时钟同步精度的方法的步骤。
本发明所提供的时钟同步精度方法，通过判断从设备的硬件接口是否监测到事件消息，如果接收到事件消息，就生成第一硬件时间戳，然后获取主设备响应于事件消息生成的第二硬件时间戳，最后利用第一硬件时间戳、第二硬件时间戳以及主设备和从设备之间的传输时间，计算出主设备与从设备之间的传输延时，根据传输延时调整从设备的时钟时间，完成时钟同步。
可见，本发明通过监测从设备的硬件接口获取硬件时间戳，由于物理层对消息传输的延时非常小，因此本发明获取到的硬件时间戳的精度十分高。然后本发明根据硬件时间戳以及传输时间计算出传输延时，显然，根据精度高的时间戳计算出的传输延时精度也比较高。最后根据传输延时调整从设备的时钟时间，完成时钟同步，实现了提高时钟同步精度的目的。
本发明还提供了一种提高时钟同步精度的装置、设备以及一种计算机可读存储介质，其作用与上述方法相对应，这里不再赘述。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的提高时钟同步精度的方法实施例一的流程图；
图2-1为本发明提供的提高时钟同步精度的方法中一种获取硬件时间戳的流程图；
图2-2为本发明提供的提高时钟同步精度的方法中另一种获取硬件时间戳的流程图；
图3为本发明提供的提高时钟同步精度的方法的实施例二的流程图；
图4为本发明提供的一种提高时钟同步精度的装置的结构框图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种提高时钟同步精度的方法、装置、设备以及一种计算机可读存储介质，实现了提高时钟同步精度的目的。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性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。
下面介绍本发明提供的一种提高时钟同步精度的方法实施例一，参见图1，实施例一包括：
步骤S11：判断从设备的硬件接口是否监测到事件消息。
其中，从设备与下面步骤S13中的主设备是相对的。在分布式网络中存在多个设备，为了使各个设备之间实现时钟同步，需要选出一个设备，以这个设备的时钟时间为基准，通过调整其他设备的时钟时间，使其他设备与这个设备的时钟时间保持一致，最终达到时钟同步的目的。这里，选出的设备就是本发明所指的主设备，而其他设备就是本发明所指的从设备。
具体的，硬件接口可以是MAC控制器和以太网PHY之间的硬件接口，即MII层接口。
这里的事件消息，可以是从设备接收到的主设备发送的事件消息，也可以是从设备准备发送给主设备的事件消息。事件消息包括Sync、DelayReq、PdelayReq和PdelayResp，这些事件消息在离开和到达一台设备时必须加上时间戳，用来记录本地时间。
步骤S12：若所述硬件接口接收到所述事件消息，则生成第一硬件时间戳。
时间戳timestamp，一个能表示一份数据在某个特定时间之前已经存在的、完整的、可验证的数据,通常是一个字符序列，唯一地标识某一刻的时间。广泛的运用在知识产权保护、合同签字、金融帐务、电子报价投标、股票交易等方面。
时间戳分为硬件时间戳和软件时间戳，本发明所涉及的时间戳均为硬件时间戳。
本实施例中硬件时间戳可以根据本地时钟获取，具体的本地时钟包括系统时钟、外部时钟和以太网时钟。除此之外，若果应用程序有特定的要求，也可以选择外部时钟作为时钟源。
步骤S13：获取主设备响应于所述事件消息生成的第二硬件时间戳。
具体的，从设备获取硬件时间戳的方法有两种，参见图2-1和图2-2。
如图2-1所示，一种从设备获取硬件时间戳的方法为，主设备向从设备发送第一事件消息，当第一事件消息离开主设备时，主设备生成第二硬件时间戳。当第一事件消息到达从设备时，从设备生成第一硬件时间戳。然后主设备继续向从设备发送第二事件消息，从设备从第二事件消息中获取到第二硬件时间戳。
如图2-2所示，另一种从设备获取硬件时间戳的方法为，从设备向主设备发送第一事件消息，第一事件消息离开从设备时，从设备生成第一硬件时间戳。第一事件消息到达主设备时，主设备生成第二硬件时间戳。然后主设备向从设备发送第二事件消息，从设备从第二事件消息中获取第二硬件时间戳。
步骤S14：根据所述第一硬件时间戳、所述第二硬件时间戳以及所述主设备与所述从设备之间的传输时间，计算出所述主设备与所述从设备之间的传输延时。
其中传输时间是指事件消息从主设备到从设备，或者从从设备到主设备经过的传输时间。
步骤S15：根据所述传输延时，调整所述从设备的时钟时间，完成时钟同步。
本实施例所提供的时钟同步精度方法，通过判断从设备的硬件接口是否监测到事件消息，如果接收到事件消息，就生成第一硬件时间戳，然后获取主设备响应于事件消息生成的第二硬件时间戳，最后利用第一硬件时间戳、第二硬件时间戳以及主设备和从设备之间的传输时间，计算出主设备与从设备之间的传输延时，根据传输延时调整从设备的时钟时间，完成时钟同步。
可见，本实施例通过监测从设备的硬件接口获取硬件时间戳，由于物理层对消息传输的延时非常小，因此本发明获取到的硬件时间戳的精度十分高。然后本实施例根据硬件时间戳以及传输时间计算出传输延时，显然，根据精度高的时间戳计算出的传输延时精度也比较高。最后根据传输延时调整从设备的时钟时间，完成时钟同步，实现了提高时钟同步精度的目的。
实施例一提供的实施方式通过调整时钟时间来实现时钟同步，在实际应用中，造成时钟不同步的原因除了时钟时间，还有可能是时钟频率不同。据此，本申请提供了提高时钟同步精度的方法实施例二，参见图3，实施例二具体包括：
步骤31:判断从设备的硬件接口是否监测到事件消息.
步骤32：若所述硬件接口接收到所述事件消息，则生成第一硬件时间戳。
步骤33：获取主设备响应于所述事件消息生成的第二硬件时间戳。
步骤34：根据所述第一硬件时间戳、所述第二硬件时间戳以及所述主设备与所述从设备之间的传输时间，计算出所述主设备与所述从设备之间的传输延时。
步骤35：根据所述传输延时，调整所述从设备的时钟时间，完成时钟同步。
步骤36：调整所述从设备的时钟频率，完成时钟同步。
本实施例所涉及的时钟可以是基于加数器的时钟，每次输入时钟信号，加数器的值都会被加到累加器，每次累加器溢出产生进位会驱动本地时钟频率。因此，可以通过调整加数器的值来调整时钟频率，最终达到调整时钟实现时钟同步的目的。
可见，本实施例提供的提高时钟同步精度的方法，不仅可以通过调整时钟时间，还可以通过调整时钟频率，来实现时钟同步。时钟同步精度较高，而且更加适用于实际应用场景。
下面对本发明实施例提供的提高时钟同步精度的装置进行介绍，下文描述的提高时钟同步精度的装置与上文描述的提高时钟同步精度的方法可相互对应参照。
图4为本发明实施例提供的提高时钟同步精度的装置的结构框图，参照图4，该装置可以包括：
判断模块41：用于判断从设备的硬件接口是否接收到事件消息。
生成模块42：用于若所述硬件接口接收到所述事件消息，则生成第一硬件时间戳。
获取模块43：用于获取主设备响应于所述事件消息生成的第二硬件时间戳。
计算模块44：用于根据所述第一硬件时间戳，所述第二硬件时间戳以及所述主设备与所述从设备之间的传输时间，计算出所述主设备与所述从设备之间的传输延时。
时间调整模块45：用于根据所述传输延时，调整所述从设备的时钟时间，完成时钟同步。
其中，该装置还可以包括：
频率调整模块：用于调整所述从设备的时钟频率，实现时钟同步。
本实施例的提高时钟同步精度的装置用于实现前述的提高时钟同步精度的方法，因此提高时钟同步精度的装置中的具体实施方式可见前文中的提高时钟同步精度的方法的实施例部分，例如，判断模块41，生成模块42，获取模块43，分别用于实现上述提高时钟同步精度的方法中步骤S11，S12，S13。所以，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再赘述。
本实施例提供的提高时钟同步精度的装置用于实现前述提高时钟同步精度的方法，其作用与前述提高时钟同步精度的方法相对应，这里不再赘述。
本发明还提供了一种提高时钟同步精度的设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现前述实施例中提高时钟同步精度的方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述实施例中所述的提高时钟同步精度的方法的步骤。
本发明提供的提高时钟同步精度的设备以及一种计算机可读存储介质用于实现前述实施例中提高时钟同步精度的方法步骤，起作用与前述提高时钟同步精度的方法的作用相对应，这里不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本发明所提供的提高时钟同步精度的方法、装置、设备以及一种计算机可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种提高时钟同步精度的方法，其特征在于，包括：
判断从设备的硬件接口是否监测到事件消息；
若所述硬件接口接收到所述事件消息，则生成第一硬件时间戳，其中，所述第一硬件时间戳根据本地时钟或外部时钟获取，所述本地时钟包括系统时钟和以太网时钟；
获取主设备响应于所述事件消息生成的第二硬件时间戳；
根据所述第一硬件时间戳、所述第二硬件时间戳、所述主设备与所述从设备之间的传输时间，计算出所述主设备与所述从设备之间的时钟偏差值；
根据所述时钟偏差值，调整所述从设备的时钟时间，并调整所述从设备的时钟频率，完成时钟同步。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若所述硬件接口接收到所述事件消息，则生成第一硬件时间戳包括：
所述主设备向所述从设备发送所述事件消息，同时生成所述第二硬件时间戳；
所述从设备的所述硬件接口接收到所述事件消息，生成所述第一硬件时间戳。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若所述硬件接口接收到所述事件消息，则生成第一硬件时间戳包括：
所述从设备向所述主设备发送所述事件消息，所述硬件接口接收到所述事件消息，同时生成所述第一硬件时间戳；
所述主设备接收到所述事件消息，生成所述第二硬件时间戳。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断从设备的硬件接口是否监测到事件消息包括：
判断所述从设备的MAC控制器与以太网物理接口收发器之间的所述硬件接口是否监测到所述事件消息。
5.一种提高时钟同步精度的装置，其特征在于，包括：
判断模块：用于判断从设备的硬件接口是否检测到事件消息；
生成模块：用于若所述硬件接口接收到所述事件消息，则生成第一硬件时间戳，其中，所述第一硬件时间戳根据本地时钟或外部时钟获取，所述本地时钟包括系统时钟和以太网时钟；
获取模块：用于获取主设备响应于所述事件消息生成的第二硬件时间戳；
计算模块：用于根据所述第一硬件时间戳、所述第二硬件时间戳、所述主设备与所述从设备之间的传输时间，计算出所述主设备与所述从设备之间的时钟偏差值；
时间调整模块：用于根据所述时钟偏差值，调整所述从设备的时钟时间，并调整所述从设备的时钟频率，完成时钟同步。
6.一种提高时钟同步精度的设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述的提高时钟同步精度的方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述的提高时钟同步精度的方法的步骤。
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