PTP Precision Time Protocol精确时间协议 IEEE1588解决方案(含PTP和PPS)

关键词：PTP  precision time protocol  精确时间协议  以太网时间同步  高精度时间同步  IEEE1588 v2  解决方案  时间敏感网络  TSN  NTP  时间服务器  时间校准  授时  军工GPS GNSS  PPS  1PPS
概述：
IEEE1588协议，也称PTP，是精确时间协议(Precision Time Protocol)的缩写，这是一个用于在网络上同步时间的协议。不同于精度在毫秒级别的NTP，PTP的精度可以达到亚微秒级别(硬件辅助下)。

在Linux环境中，对PTP的支持体现在kernel驱动及用户空间的app两个部分。Kernel里通过必要的驱动提供PTP所需要的精确时钟以及相关网络协议栈。而用户空间的工具来自于linuxptp，这是一个基于IEEE 1588标准的实现。

在一些时间敏感网络，比如车载多MPU之间的时间同步、医院法院等多科室多设备的企事业单位、煤矿油田等工业现场、地震台网重要设备节点之间的时间同步等应用场合都需要部署PTP。

如果整个网络里的所有网络设备都支持硬件PTP，那么整个网络的时间同步的精度将得到极大的提高；如果一个网络中有部分设备不支持硬件PTP，那么可能会引入额外的时间同步抖动。
有硬件PTP支持的网卡具有其自己的本地时钟，用于给收发的PTP消息标记时间戳。此本地时钟会与网络上的主时钟同步，进而同步到Linux的系统时钟。

我司可提供现有硬件平台上的软件PTP实现解决方案、纯硬件实现的单核MPU级别高性价比百兆PTP解决方案、四核处理器级别的双千兆PTP解决方案。

软件PTP可基于当前Linux系统平台升级为支持PTP协议，由于是软件实现，延迟时间会受系统负载而变化，为入门级解决方案，适用于在不改变当前硬件设备部署前提下的升级方案。

纯硬件实现的单核MPU级别高性价比百兆PTP解决方案采用单核Cortex-A处理器平台实现，配以256MB-512MB的内存和256MB或更大容量的Flash，确保PTP协议可以稳定运行，采用支持硬件PTP协议的百兆网络收发器，可作为主机或者从机模式运行，具备较高性价比。

四核处理器级别的双千兆PTP解决方案采用四核A72处理器平台，主频可达2GHz，可配备1-4GB的内存，8-128GB的eMMC或TF卡，运行完整版本带桌面的debian系统，支持两路采用硬件PTP协议的千兆以太网，可以主机或者从机模式运行，并可处理海量数据。还可以配备4G、5G通讯模块。适合边缘计算应用

单核MPU解决方案演示：

 

offset 后面数据的单位为ns，即当前演示的offset值在10us以内

两个硬件PTP解决方案之间的主从测试：

 

 

offset的单位为ns，即小于1us

在接收到来自服务器端的1PPS信号后通过GPIO输出，两个设备之间的1PPS延迟约为430ns左右：