首 页文档资料下载资料维修视频包年699元
请登录  |  免费注册
当前位置:精通维修下载 > 文档资料 > 家电技术 > 单元电路介绍 > 电视机电路
基于STM32的SNTP授时服务器的研究与设计
来源:本站整理  作者:佚名  2011-01-05 17:39:01



    0 引言

    随着信息技术和网络技术的飞速发展,网络互连已经渗透到国民经济的各行各业。而网络时间同步也越来越受到重视,特别是局域网时间同步在国家安全和国民经济的诸多领域(如国防军工、电信网、金融业、交通运输、电子商务和电力系统等部门)越发不可或缺。随着嵌入式技术的发展,嵌入式与网络时间同步技术的结合,无疑具有良好的发展前景。

    1 方案设计

    目前网络授时的实现方法有很多种,本文采用自行设计的嵌入式系统并在上面实现SNTP协议。从而完成网络时间的同步。其系统框图如图l所示。

    本系统采用C/S模型,分为网络授时同步服务器和客户端两大部分,本文主要对网络授时服务器部分进行研究。

    在网络授时同步服务器中,处理器STM32f103由内部RTC模块结合日历算法来给出时间信息(年月日时分秒),再从GPS获取时间信息,并修正自己的时间,最后结合W5100芯片搭建出一个时间服务器。当客户端向服务器发出请求时,便可同步地统一客户端的时间信息,并达到ms级精度。网络传输时需实现SNTP应用层协议,设计中通过构造SNTP协议包,并根据同步算法可计算出包交换的往返延迟。

    本系统采用ST公司基于Cortex-M3内核的STM32系列处理器.Cortex-M3内核是专门用于设计高性能、低功耗、低成本、实时性嵌入式应用系统的处理器核,它在提升性能的同时,又提高了代码密度的Thumb-2指令集,同时也大幅度提高了中断响应的紧耦合嵌套向量中断控制器的性能。所有新功能都同时具有业界最优的功耗水平。

    TCP/IP协议栈的实现采用的固件芯片W5100是韩国WIZnet公司推出的固件网络芯片,它集TCP/IP协议栈、以太网MAC和PHY为一体,可支持TCP,UDP、ICMP、IGMP、IPv4、ARP,PPPoE、Ethemet等网络协议;同时支持4个独立的SOCKET通信,内部16 K字节的发送/接收缓冲区可快速进行数据交换,最大通信速率可达到25Mbps。此外,W5100还内嵌10BaseT/100BaseTX以太网物理层,可支持自动应答(全双工/半双工模式),并提供多种总线(两种并行总线和SPI总线)接口方式,可以方便地与各种MCU连接。W5100器件的推出大大简化了硬件电路设计,可使微控制器在没有操作系统支持的情况下,真正的实现单芯片接入Internet。

    2 SNTP协议分析

    SNTP即简单网络时间协议,它是一个用于局域网子网末端的时间同步协议,其要求在操作过程中只允许存在一个可靠的同步时钟源,是NTP协议的一个简化版本。

    2.1 SNTP的同步原理

    SNTP协议主要通过同步算法来交换时间服务器和客户端的时间戳,从而估算出数据包在网络上的往返延迟,进而独立地估算系统的时钟偏差。它的时间同步原理的传输模型如图2所示。

  图2中,T1为客户方发送查询请求时间(以客户方时间系统为参照),T2为服务器收到查询请求时间(以服务器时间系统为参照),T3为服务器回复时间信息包时间(以服务器时间系统为参照),T4为客户方收到时间信息包时间(以客户方时间系统为参照),D1为请求信息在网上传播所消耗的时间,D2为回复信息在网上传播所消耗的时间。假设请求和回复在网上的传播时间相同,即:δ1=δ2,则可得出如下公式:

  式中,θ为客户端时间与标准时间之差,δ为信息在网上传播的时间。可以看到,θ、δ只与T2、T1的差值和T4、T3的差值相关,而与T2、T3的差值无关,即最终的结果与服务器处理请求所需的时间无关。据此,客户端(CLIENT)即可通过T1、T2、T3、T4十算出的时差0去调整本地时钟。

  2.2 SNTP协议格式
  
  SNTP消息一般封装在UDP报文中,UDP的端口号是123,UDP头中的源端口和目的端口是一样的。SNTP消息紧跟在IP和UDP报头之后,其协议格式如图3所示。

  图3中,U为跳跃指示器,可警告在当月最后一天的最终时刻插入的迫近闺秒(闺秒)。VN表示版本号。Mode为模式,该字段包括以下值:

  O(预留);1(对称行为);3(客户机);4(服务器);5(广播);6(NTP控制信息)。Stratum用于对本地时钟级别的整体识别。Poll表示有符号整数表示连续信息间的最大间隔。Precision表示有符号整数,表示本地时钟精确度。Root Delay为有符号固定点序号,表示主要参考源的总延迟,如很短时间内的15到16间的分段点。Root Dispersion为无符号固定点序号表示相对于主要参考源的正常差错,如很短时间内的位15到16间的分段点。

  Reference Identifier为识别特殊参考源。Originate Timestamp是向服务器请求分离客户机的时间,采用64位时标(Timestamp)格式。  Receive Timestamp是向服务器请求到达客户机的时间。也采用64位时标(Timestamp)格式。Transmit Timestamp是向客户机答复分离服务器的时间。采用64位时标(Timestamp)格式。

[1] [2]  下一页

关键词:

文章评论评论内容只代表网友观点,与本站立场无关!

   评论摘要(共 0 条,得分 0 分,平均 0 分)
Copyright © 2007-2017 down.gzweix.Com. All Rights Reserved .
页面执行时间:161,003.90000 毫秒