以下是基于 Imsys、Systronix 和 IEEE 1588 主席 John Eidson 在 2007 年的嵌入式系統(tǒng)會議 (ESC) 演示文稿中對精確時間協(xié)議的同步機制的簡短技術(shù)描述。

IEEE 1588 的目的

該標準旨在實現(xiàn)或多或少復雜網(wǎng)絡(luò)中分布式系統(tǒng)節(jié)點的同步。

IEEE 1588 的目標

• 網(wǎng)絡(luò)分布式測量和控制系統(tǒng)組件中實時時鐘的亞微秒同步
• 最初它旨在用于工業(yè)自動化和測試和測量環(huán)境中典型的相對本地化的系統(tǒng)，后來對其進行了修改，以在版本 2 中包含更復雜的環(huán)境。
• 適用于支持組播通信的局域網(wǎng)（包括但不限于以太網(wǎng)）。在版本 2 中，引入了使用單播通信的選項。
• 簡單、免管理安裝
• 支持具有不同精度、分辨率和穩(wěn)定性的異構(gòu)時鐘系統(tǒng)
• 對網(wǎng)絡(luò)和主機組件的資源要求最低。

IEEE 1588 同步原理

• 時鐘層次結(jié)構(gòu)建立，主從關(guān)系由多播同步消息確定
• 每個從站根據(jù)以下消息同步到其主站：Sync、Delay_Req、Follow_Up 和 Delay_Resp。

在單個子網(wǎng)上選擇主時鐘

• 基于時鐘特性和網(wǎng)絡(luò)拓撲的自配置
• 基于“同步”消息中包含的信息
• 所有時鐘運行相同的“最佳主時鐘”算法
• 啟動時的時鐘偵聽時間 SYNC_RECEIPT_TIMEOUT
• 主時鐘（處于 PTP_MASTER 狀態(tài)的時鐘）發(fā)出周期性的同步消息（周期稱為 sync_interval）
• 主時鐘可能會收到來自其他時鐘（目前認為他們是主時鐘）的同步消息，它稱之為“外國主時鐘”
• 每個主時鐘使用最佳主時鐘算法來確定它應該保持主時鐘還是讓給外部主時鐘。
• 每個非主時鐘使用最佳主時鐘算法來確定是否應該成為主時鐘

多子網(wǎng)同步

• 邊界時鐘用于對網(wǎng)絡(luò)進行分段。它的下游端口成為子網(wǎng)的普通時鐘主機，需要運行最佳的主機時鐘算法。
• 邊界時鐘在內(nèi)部選擇將“最佳時鐘”視為單個從端口的端口。此端口是所選上游子網(wǎng)中的從屬端口。邊界時鐘的所有其他端口在內(nèi)部同步到該從端口。
• 系統(tǒng)中最好的時鐘是大師時鐘。

IEEE 1588 時間尺度

• IEEE 1588 系統(tǒng)中的時基是大師時鐘的時基，它決定了日期時間和計數(shù)率。
• 所有其他時鐘（可能通過邊界時鐘）與主時鐘同步。
• 大師時鐘時基取決于實現(xiàn)和應用程序。
• 如果主時鐘保持 UTC 時基，則 IEEE 1588 協(xié)議將閏秒信息分發(fā)給從屬設(shè)備（如果可用）。