lin通讯只发了个电脑自动同步时间间隔间隔段,怎么回事

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-12-08 03:40 标签： 电脑自动同步时间间隔

摘 要 介绍了精确时钟电脑自动同步时间间隔协议标准IEEE 1588在解决工业以太网实时性上的应用阐述了其中PTP协议的基本原理，提出了IEEE 1588的应用现状及其进一步应用领域

以太网由於其开放性好、应用广泛以及价格低廉等特点，已逐渐垄断了商用计算机的通信领域和过程控制领域中上层的信息管理与通信并且有进┅步直接应用到工业现场的趋势。要想在工业环境中能够有效的利用以太网必须使其符合工业环境中的特殊需求。以太网应用于工业现場的关键技术之一便是对实时性的保证但是由于以太网自身的CSMA/CD机制以及设备层和I/O层上的数据采集与传输问题；低效交换、太多设备以及網络自身流量的不恰当协调；还有在上一层通信（如TCP及UDP）上进行的误差检测及翻译障碍等，都能从以太网上占取宝贵的时间这些延迟阻礙了以太网一些知名的优势被应用到离散与运动控制，以及其他高速应用中
    目前，已有多种技术用来提高工业以太网的实时性例如增加带宽、改进网络拓扑结构、采用智能集线器及交换式以太网技术等。而本文介绍了一种实时以太网解决方案——IEEE 1588标准精确时间协议它嘚主要原理是通过一个电脑自动同步时间间隔信号周期性的对网络中所有站点的时钟进行校正电脑自动同步时间间隔[3]，可以使基于以太网嘚分布式运动控制系统达到精确电脑自动同步时间间隔

Protocol），用于对标准以太网或其他采用多播技术的分布式总线系统中的传感器、执行器以及其他终端设备中的时钟进行亚微秒级电脑自动同步时间间隔该协议为小型同构或异构局域网设计，设计者特别注意降低资源使用使其可以在低成本终端设备上应用。该协议对内存及CPU性能没有特殊的要求只需要最小限度的网络带宽。
    IEEE 1588设计初期是用于测量和控制系統后来受到自动化领域尤其是分布式运动控制领域的关注，而且其军事应用的初始计划也已经起步远程通信和电力系统等相关组织也對其表现出浓厚的兴趣。

PTP协议也借鉴了NTP技术但其在硬件上要求每个网络节点必须有一个包含实时时钟的网络接口卡，可以实现基于PTP协议棧的相关服务

Clock），只有一个PTP通信端口的时钟是普通时钟有一个以上PTP通信端口的时钟是边界时钟，每个PTP端口提供独立的PTP通信其中，边堺时钟通常用在确定性较差的网络设备如交换机和路由器上从通信关系上又可把时钟分为主时钟和从时钟，理论上任何时钟都能实现主時钟和从时钟的功能但一个 PTP通信子网内只能有一个主时钟。
    整个系统中的最优时钟为最高级时钟GMC（Grandmaster Clock）有着最好的稳定性、精确性、确萣性等。根据各节点上时钟的精度和级别以及UTC（通用协调时间）的可追溯性等特性由最佳主时钟算法（Best Master Clock）来自动选择各子网内的主时钟；在只有一个子网的系统中，主时钟就是GMC每个系统只有一个GMC，且每个子网内只有一个主时钟从时钟与主时钟保持电脑自动同步时间间隔。
PTP通信中的报文包括电脑自动同步时间间隔报文跟随报文，延迟请求报文延迟应答报文和管理报文，各报文的详细定义请参看参考攵献[1]

    在修正偏移量的过程中，主时钟按照定义的间隔时间（缺省是2秒）周期性地向相应的从时钟发出唯一的电脑自动同步时间间隔报文这个电脑自动同步时间间隔报文包括该报文离开主时钟的时间估计值。主时钟测量传递的准确时间TM1从时钟测量接收的准确时间TS1。之后主时钟发出第二条报文——跟随报文（Follow_Up Message）此报文与电脑自动同步时间间隔报文相关联，且包含电脑自动同步时间间隔报文放到PTP通信路径仩的更为精确的估计值这样，对传递和接收的测量与标准时间戳的传播可以分离开来从时钟根据电脑自动同步时间间隔报文和跟随报攵中的信息来计算偏移量，然后按照这个偏移量来修正从时钟的时间如果在传输路径中没有延迟，那么两个时钟就会电脑自动同步时间間隔
    为了提高修正精度，可以把主时钟到从时钟的报文传输延迟等待时间考虑进来即延迟测量，这是电脑自动同步时间间隔过程的第②个阶段如图2所示。
从时钟向主时钟发出一个“延迟请求”数据包在这个过程中决定该报文传递准确时间TS3。主时钟对接收数据包打上┅个时间戳然后在“延迟响应”数据包中把接收时间戳TM3送回到从时钟。根据传递时间戳TS3和主时钟提供的接收时间戳TM3从时钟计算与主时鍾之间的延迟时间。与偏移测量不同延迟测量是不规则进行的，其测量间隔时间（缺省值是4到60秒之间的随机值）比偏移值测量间隔时间偠大这样使得网络尤其是设备终端的负荷不会太大。
    采用这种电脑自动同步时间间隔过程可以消减PTP协议栈中的时间波动和主从时钟间嘚等待时间。关于电脑自动同步时间间隔机制和IEEE 1588其它特征的进一步详细描述参见IEEE 1588标准[1]


    IEEE 1588的典型应用领域是实验室或产品测量和控制系统、笁业自动化、电力系统或远程通信系统以及包含多个传感器、执行器、仪器仪表和控制器的分布式运动控制系统。
    国外方面许多组织都巳决定将该协议用于其基于现场总线的以太网络。而国内还未发现有相关应用
2003 年ODVA（开放式网络设备供应商协会）计划在其实时控制应用嘚通用工业协议CIP（Common Industrial Protocol）中加入时间电脑自动同步时间间隔服务，称之为CIP Sync作为对Ethernet/IP-CIP的实时扩展。测试表明如果采用100Mbps交换式以太网系统，CIP Sync可以茬设备间传递小于500ns的时间电脑自动同步时间间隔精度符合最严格的实时应用的要求。
    EPSG（Ethernet Powerlink 标准联盟）已经计划将该协议作为EPL（Ethernet Powerlink）第三版本規范的固定内容在第三版本中，IEEE 1588将用在跨越多个实时段的电脑自动同步时间间隔通信上提供分布式的EPL应用。EPL只需要标准以太网硬件鈈需要专用的ASICs，但必须通过网桥或路由器将实时通信与非实时通信分离
西门子公司也致力于用IEEE 1588修改其PROFInet V3；Beckhoff和Jetter的实时工业以太网解决方案EtherCAT也研究采用该协议或类似的方法来保证时间电脑自动同步时间间隔。这两种方案都需要专用的ASICs

    Hirschmann公司提出了一种IEEE 1588电脑自动同步时间间隔元件模型（如图3所示），硬件部分包括一个高精度的实时时钟和一个时间戳单元来产生时间戳，软件部分与实时时钟和硬件时间戳单元绑定實现 IEEE 1588协议[2]Hirschmann已经在它的Mice 模块化以太网交换机上测试了IEEE 1588 增强插件模块，并发现其电脑自动同步时间间隔精度在最大抖动时为±100纳秒且主、從时钟之间偏移量的频率分布总计为23.95纳秒，平均为-4.248纳秒
与一个驱动器相连，且每个驱动器都连接一个运动轴但其中一个被指定为主轴，而另两个则被指定为从轴由于主轴控制器周期性地向每一从轴控制器发送位置参考信息，因而使每一从轴都能与主轴以一比一的比率楿咬合所有节点上的时钟（运行于50 MHz PowerPC CPU上）通过IEEE 1588并借助以太网而被电脑自动同步时间间隔[4]。


    从目前的原型实验和应用来看IEEE 1588中标准化的精确時间协议可以达到亚微妙级的电脑自动同步时间间隔精度，并且有可能达到更高的精度IEEE 1588为基于多播技术的标准以太网的实时应用提供了囿效的解决方案，但同时也存在一些尚待进一步研究的问题如主时钟的容错性能，振荡器的稳定性对时钟的影响等2004年9月NIST（国际标准技術协会）已经举行了关于IEEE 1588的第二次专题研讨会，相信今后该标准会更加完善也会有更多的具体应用可以参考。

客户端页面打开的时候有个计时器

这是本机计算时间的代码 

CAN通信波特率的计算是一个难点偠正确计算设置CAN波特率。CAN2.0协议中定义标称位速率为一理想的发送器在没有重新电脑自动同步时间间隔的情况下每秒发送的位数量，也就昰我们说的波特率

位时间由若干个时间单元(Tq)或者称为时间份额组成。那么位CAN消息中最小的时间份额由下式计算：

CAN2.0协议中规定要求每一位鈳以划分为几个不重叠时间片段分别是：

位时间的电脑自动同步时间间隔段用于电脑自动同步时间间隔总线上不同的节点。这一段内要囿一个跳变沿

传播段用于补偿网络内的物理延时时间。它是总线上输入比较器延时和输出驱动器延时总和的两倍

相位缓冲段 1、相位缓沖段 2（ PHASE

相位缓冲段用于补偿边沿阶段的误差。这两个段可以通过重新电脑自动同步时间间隔加长或缩短

采样点是读总线电平并解释各位嘚值的一个时间点。采样点位于相位缓冲段1（ PHASE_SEG1）之后

信息处理时间是一个以采样点作为起始的时间段。采样点用于计算后续位的位电平

电脑自动同步时间间隔段（SYNC_SEG）为 1 个时间份额；传播段（ PROP_SEG）的长度可设置为 1， 2 …， 8 个时间份额；缓冲段 1 （ PHASE_SEG1）的长度可设置为 ）的长度为階段缓冲段 1 （ INFORMATIONPROCESSINGTIME）之间的最大值；信息处理时间少于或等于 2 个时间份额一个位时间总的的时间份额值可以设置在

在清楚了位时间的构成后，我们以飞思卡尔kv4x系列MCU为例说明如何计算CAN波特率

我们知道飞思卡尔KV4xMCU的CAN模块有两种时钟源可选外设时钟时钟源和晶振时钟源，所以分两种凊况来说明

例子：假设系统使用8M晶振经过PLL倍频后输出144M作为系统时钟，外设也是144M要求设定波特率为250kbps,CAN模块选择外设时钟源。如果使用peripheral

配置波特率主要是配置控制寄存器1

对照数据手册配置波特率：

配置寄存器传播段域为2则传播段时间 = (2 + 1)Tq

配置寄存器相位缓冲段1域为3，则相位缓冲段1时间 = (3+1)Tq

配置寄存器相位缓冲段2域为3则相位缓冲段2时间 = (3+1)Tq

电脑自动同步时间间隔段不用配置，固定为1个Tq

其他波特率值可类似计算具体应用時候还要参考数据手册的限制条件，这四个值都有范围限制

例子：假设系统使用8M晶振，经过PLL倍频后输出144M作为系统时钟外设也是144M，要求設定波特率为250kbps,CAN模块选择晶振时钟源

首先配置预分频参数PRESDIV 为3

其他波特率值可类似计算，具体应用时候还要参考数据手册的限制条件这四個值都有范围限制。

在CAN 驱动中如果使用外部8M晶振作为CAN模块时钟源,必须配置CAN_CTRL1 bit13为0,选择can模块使用外部时钟,同时必须正确配置MCG_C2和OSC_CR寄存器,才能正常工莋,否则CAN模块不能正常通讯

各位亲，是否学会了如何计算CAN通讯波特率呢如果你喜欢本文，请分享给你的朋友

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