[发明专利]一种嵌入式高精度网络时间服务器系统

说明书

技术领域

本发明涉及时间同步领域，尤其涉及一种嵌入式网络时间提供方法。

背景技术

网络时间服务器是针对自动化系统中的计算机、控制装置等进行校时的高科技产品，它从GPS/北斗卫星、靶场仪器组(IRIG-B)码信号上获取标准的时间信号，将这些信息通过网络接口传输给自动化系统中需要时间信息的设备(计算机、保护装置、故障录波器、事件顺序记录装置、安全自动装置等)，以达到整个系统的时间同步。网络时间服务器对提高网络内部设备时间同步精度有着重要的意义。

目前大部分网络时间服务器的输入时钟源采用串行RS232或者RS422/485接口，由CPU通过串行接口读入，再经过格式转化提供给网络时间服务器作为基准时钟源对网络时间进行校准。由于串行接口数据传输速度较慢，同时软件解码时延不确定，使得网络时间服务器的输出时间精度受到了影响。同时使用串行接口，使得网络时间服务器的时间源选择受限，要改变输入时间源，则需要对软件进行重新配置或修改，降低了系统的兼容性。目前大部分网络时间服务器采用PC架构，由于PC机为开放式系统，因此故障点较多，网络时间服务器系统工作不稳定，部署方式受限较多，缺乏灵活性。如何减小系统体积，提高系统安全性和稳定性成为网络时间服务器系统下一步的发展目标。嵌入式系统是以应用为中心、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统，应用于网络时间服务器系统，在在条件严苛的环境下与PC式系统相比有着更强的稳定性与适应性。因此，基于嵌入式系统开发的网络时间服务器系统，将会成为网络时钟同步系统中不可或缺的一个重要分支。

发明内容

本发明公开了一种嵌入式高精度时间服务器系统，该系统由时钟源接入及解码模块、微秒时间计数模块、时间信息寄存器模块、网络时间服务器接口模块、网络时间服务器模块、系统存储模块和系统远程访问模块组成。该系统可根据信号质量自动选择GPS信号、IRIG-B码或北斗信号作为系统外部时间基准信号，并通过系统内部的恒温晶振产生微秒级时间，提高系统基准时间源精度，并同时提供网络时间协议(NTP)、简单网络时间协议(SNTP)和日时间协议(Daytime)供网络中其它客户端进行时间校准。此外，该系统还可以通过远程方式反向查询和设置系统网络地址，降低了网络管理难度。本发明能实现0.1毫秒级误差的网络时间校时服务，弥补了传统时间服务器时间基准信号切换困难、时间精度较低、管理不便的缺陷。

实现本发明的技术方案如下：

一种嵌入式高精度时间服务器系统，其特征在于，该系统包括如下部分：

a)时钟源解码模块根据外部输入的GPS信号、靶场仪器组(IRIG-B)码或北斗信号产生标准格式时间信息和秒脉冲信号，并将标准格式时间信息输出给时间信息寄存模块，将秒脉冲信号输出给微秒时间计数模块；

b)微秒时间计数模块使用恒温晶振模块输出的时钟信号进行计数，并使用时钟源解码模块输出的秒脉冲信号对晶振计数进行同步，微秒时间计数模块将产生的微秒级时钟信号输出给时间信息寄存模块；

c)恒温晶振模块用于产生稳定的高精度的时钟信号，并将时钟信号输出给微秒时间计数模块；

d)时间信息寄存模块用于寄存时钟源解码模块输出的标准格式时间信息和微秒时间计数模块输出的微秒级时间信息，并将时间信息输出给网络时间服务器接口模块；

e)网络时间服务器接口模块根据网络时间服务器模块请求信号，读取时间信息寄存模块中的标准格式时间信息和微秒时间信息，并标准格式时间信息送入网络时间服务器；

f)网络时间服务器模块根据时间信息寄存模块中的标准格式时间信息和微秒时间信息，计算产生校准后的时间信息，并根据网络时间协议(NTP)、简单网络时间协议(SNTP)和日时间协议(Daytime)将校准后的时间信息通过系统远程访问模块发送到网络端口；

g)系统存储模块用以存储网络时间服务器模块运行时所需要的系统工作参数、网络时间对时误差、系统应用程序等信息；

h)系统远程服务模块将网络时间服务器模块的时间信息发送到网络端口上，网络端口上的设备还可以通过系统远程访问模块对网络时间服务器模块进行远程访问和管理。

为了接收外部基准时钟源作为系统时钟基准信号，即模块(a)描述的功能，时钟源接入及解码模块的功能进一步包含如下步骤：

a1)时钟基准源端口接收到外部时间基准源信号后，时钟源解码模块根据时间基准源信号的状态信息，按优先顺序选择外部时间基准源作为时间同步源，选择顺序为GPS信号、IRIG-B码、北斗信号；