网络时钟源本地时钟单元的研究与实现

摘要

随着计算机网络的迅猛发展，电力、石化、金融业、广电业、交通业、军事等需要在大范围保持计算机的时间同步，通过计算机互联网络向用户提供授时服务的需求将会越来越多，网络时钟源将会应用的越来越广泛。网络时钟源是通过网络向用户发送同步报文来进行时间同步的，同步报文含有准确的时间刻度，它将用户端的时间统一起来，网络时钟源的本地时钟单元能否提供准确的时间刻度是时间同步的关键。
　　 传统的采用驯服晶体振荡器的方法可以消除晶振频率偏差给时间刻度产生带来的影响，但是这种方法是模拟的，存在受环境影响大、体积大、实现起来复杂、不利于系统集成等缺点。本文采用了一种基于加法器的时钟，通过调整加法速率来消除晶振频率偏差给时钟走时带来的误差，它不仅能产生准确的时间刻度，而且在全球导航定位系统GPS不可用时，仍然能提供准确可靠的时间刻度，达到守时的目的。
　　 针对该方案，本文完成了基于加法器时钟单元和高精度时间间隔测量（TDC）
　　 的逻辑设计，并将它们封装成基于Avalon总线的组件，搭建了基于Nios II软核的硬件系统。采用了卡尔曼滤波算法对GPS 接收机秒脉冲信号抖动进行了处理，有效的消除了抖动带来的影响，在测试平台上完成了GPS 接收机以及晶体振荡器特性的研究，最后实现了网络时钟源的本地时钟单元，经过测试表明，时钟单元能产生准确的时间刻度和具备一定的守时能力。