LXI仪器主时钟模块的设计与实现

论文摘要

网络时代的到来,极大地推动了测量仪器的网络化。基于网络的LXI总线技术应运而生,在短短的几年中,LXI技术得到了极大的发展。各种多功能的LXI仪器已经上市,随着技术的发展,将会有越来越多的LXI仪器出现。本文对LXI技术做了深入的研究,在LXI的B类仪器中,需要得到IEEE1588精密时钟同步协议的支持。针对应用的需要,本文研究了LXI主时钟模块的实现方法,这也是一个LXI的B类仪器,而其核心功能就是实现LXI设备之间的精密时钟同步。所以,本论文的重点就在于研究IEEE1588精密时钟同步协议的实现方法。在论文中,IEEE1588精密时钟同步协议是通过移植PTPd程序实现的,这是一个基于Linux的纯软件的PTP程序,它具有相当好的可移植性,可以很方便地移植到硬件时间戳平台上。本文对其进行了详尽的分析以及测试,其精度在TE2410的开发板可以达到10微秒级。在LXI协议的支持上,对LXI的WEB服务器和基于VXI-11的LXI仪器发现机制上进行了研究。在WEB服务器上完成了HOME页面和同步页面的显示,并且实现了动态页面的显示功能。硬件支持的PTP技术是未来PTP技术的发展方向,所以在本文的最后,对硬件支持的PTP技术进行了一些简单的研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 LXI 总线技术概述
• 1.2 LXI 总线系统主时钟介绍
• 1.3 Linux 嵌入式操作系统在LXI 总线仪器中的应用
• 1.4 LXI 总线系统与IEEE1588 精密时钟同步协议的关系
• 1.5 选题背景和论文工作
• 1.6 本章小结
• 第二章 嵌入式开发系统及其开发环境
• 2.1 LXI 总线系统主时钟模块的硬件平台
• 2.1.1 嵌入式系统的硬件平台
• 2.1.2 LXI 总线系统主时钟模块的硬件平台
• 2.2 LXI 总线系统主时钟模块的软件平台
• 2.2.1 linux 内核的选择
• 2.2.2 根文件系统
• 2.2.3 Bootloader
• 2.3 开发环境构建
• 2.3.1 上位机端开发环境的构建
• 2.3.2 下位机端开发环境的构建
• 2.4 本章小结
• 第三章 VXI-11 移植
• 3.1 VXI-11 规范介绍
• 3.1.1 VXI-11 介绍
• 3.1.2 VXI-11 与LXI 总线仪器
• 3.2 VXI-11 在Linux 嵌入式操作系统中的移植
• 3.2.1 RPC 程序的编写
• 3.2.2 Portmap 移植
• 3.3 基于VXI-11 的LXI 总线系统主时钟模块的识别
• 3.4 本章小结
• 第四章 LXI 总线仪器网页服务器构建
• 4.1 LXI 总线仪器关于网页服务的规范
• 4.2 WEB 服务器的移植
• 4.2.1 WEB 服务器的移植
• 4.2.2 在WEB 服务器中嵌入LXI 总线仪器网页服务功能
• 4.3 LXI 总线系统主时钟模块在WEB 页面上的配置
• 4.4 本章小结
• 第五章 IEEE1588 精密时钟同步协议的设计
• 5.1 IEEE1588 精密时钟同步协议的介绍
• 5.1.1 IEEE1588 精密时钟协议简介
• 5.1.2 PTP 同步过程
• 5.2 软件IEEE1588 的实现
• 5.2.1 Linux 对软件IEEE1588 的支持
• 5.2.2 PTPd 的移植
• 5.2.3 PTPd 的体系结构分析
• 5.3 PTPd 时钟伺服系统
• 5.3.1 PTPd 的时钟伺服系统分析
• 5.3.2 PTPd 时钟伺服系统的局限
• 5.4 PTPd 的测试
• 5.4.1 规范中的测试方法
• 5.4.2 PPS 信号的产生
• 5.4.3 测试
• 5.4.4 结论
• 5.5 本章小结
• 第六章 硬件时钟实现方法的研究
• 6.1 硬件时钟接口设计
• 6.1.1 采用FPGA 加盖时间戳
• 6.1.2 采用支持PTP 的芯片
• 6.2 时钟源的稳定化研究
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献