LXI授时与同步模块研制

作     者：李玉萍 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：付平

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 081105[工学-导航、制导与控制] 0804[工学-仪器科学与技术] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：LXI 卫星授时 PTP协议 FPGA 

摘      要：自从LXI规范发布之后，国内外广泛关注由LXI总线搭建的自动测试系统。而对于自动测试系统，经常出现多台仪器需同时运转才能完成更多功能需求的情况，各台仪器之间相互同步就显得尤为重要，为了实现仪器间时间同步，自动测试系统中有必要拥有一个精准的时间源来实现向系统授时。目前高精度授时技术大多数采用卫星导航系统，例如美国的GPS导航系统以及我们国家自主研制的北斗卫星导航系统。而对于在网络化测试系统中实现时同步的研究，现在存在网络时间同步协议和精密时钟同步协议可以解决该问题。 本论文在深入分析LXI总线规范、卫星系统授时技术以及时间同步技术的基础之上，制定了LXI授时与同步模块设计的功能要求与总体方案。设计中，采用嵌入式处理器AT91RM9200与物理层芯片LXT971A完成LXI授时与同步模块的系统核心控制以及LXI接口，选用北斗卫星接收模块EZ3204实现授时功能，借助FPGA实现PTP精密时钟同步协议实现过程中的时间印章提取以及消息检测等;软件部分，利用COM组件技术开发了LXI授时与同步模块的IVI-COM驱动程序以及基于该驱动程序的仪器控制面板，在ARM处理器中运行嵌入式Linux操作系统，并在该系统的基础上开发了针对仪器控制面板的命令解析程序，实现对北斗授时模块的初始化控制以及数据提取与解析，同时完成了LXI设备驱动程序的开发，并完成了基于FPGA的PTP协议实现的软件设计部分，最后开发了基于Web接口的网页控制面板。 在文章最后，对授时稳定度以及时钟同步精度进行了测试，并对同步精度进行了误差分析。设计的测试与运行结果表明本课题不仅理论分析正确，并且设计合理，模块的各个功能及技术指标都符合设计要求。