一种基于同步时钟和时间戳的多机同步方法与流程

1.本发明涉及多机同步控制技术领域，具体为一种基于同步时钟和时间戳的多机同步方法。


背景技术：

2.在变频器及伺服等多机同步控制领域，需要实现各设备的同步控制。
3.传统的基于时钟的同步方法，主机发送时钟脉冲并规定主机和从机均在脉冲的上升沿或者下降沿进行同步操作，在台数较少的情况下可以忽略线路本身的延时，能满足一些同步性不高的应用场合，但是因为其忽略了线路本身的传输延时，无法满足高精度同步要求的场合，当从机数较多且分布比较分散线路较长时，线路自身的传输延时不能忽略，原有的时钟同步方法将不再适用。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于同步时钟和时间戳的多机同步方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于同步时钟和时间戳的多机同步方法，包括以下步骤：
6.s1：主机周期性对外发送同步时钟，并以上升沿作为时间零点；
7.s2：主机接收每一台从机的应答信号，并记录返回时间t，通过返回时间计算传输延时时间；
8.s3：根据主机接收到的最大返回时间tmax，计算最大延时时间tdmax，即距离主机最远端机器的延时时间；
9.s4：通过上述算法可以得出每一台从机的延时时间分别为t1、t2、t3
…
t(n-1)；
10.s5：主机将每一台从机的延时时间发送给从机；
11.s6：计算每一台从机的补偿时间，并以此时间作为从机的时间戳；
12.s7：确认好时间戳后同步操作即结束，在后续多机同步控制时在接收到时钟上升沿并且在相应的时间戳节点同步执行指令。
13.作为本发明的进一步方案，所述主机发送的周期性时间为：62.5us。
14.作为本发明的进一步方案，所述传输延时时间的计算方式为：td＝t/2。
15.作为本发明的进一步方案，所述从机补偿时间的计算方式为：tnc＝tdmax-tdn。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.该基于同步时钟和时间戳的多机同步方法，与现有技术的区别在于，通过同步时钟和时间戳的多机同步方法进行同步控制，任意选择一台机器作为主机，主机通过发送固定频率的时钟来获取从机的应答，并计算延时时间，通过比较获取最大时间延时并以此为基准计算从机的补偿时间，以计算出的时间戳作为从机的同步控制执行时间，同步精度高，不受从机数量及线路延时影响且任何一台从机均可以作为主机进行同步控制。
附图说明
18.图1为本发明的时钟上升沿同步示意图；
19.图2为本发明的多机长线延时影响示意图；
20.图3为本发明的基于同步时钟和时间戳的多机同步方法示意图；
21.图4为本发明的同步过程流程图。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.下面结合附图对本发明进一步说明，任何一台机器均可以作为主机进行同步控制，通常选择距主控制器近的作为1号主机，如图3所示，
24.计算每台从机的延时时间：
25.1.主机以62.5us的周期对外发送同步时钟，并以上升沿作为时间零点。
26.2.主机接收每一台从机的应答信号，并记录返回时间t，通过返回时间计算传输延时时间td＝t/2。
27.3.根据主机接收到的最大返回时间tmax，计算最大延时时间tdmax，即距离主机最远端机器的延时时间。
28.4.通过上述算法可以得出每一台从机的延时时间分别为t1、t2、t3
…
t(n-1)。
29.5.主机将每一台从机的延时时间发送给从机。
30.计算每台从机的时间戳即补偿时间：
31.在同步控制中应以最远端的从机时间作为同步时间。
32.1.计算每一台从机的补偿时间：tnc＝tdmax-tdn。并以此时间作为从机的时间戳。
33.2.确认好时间戳后同步操作即结束，在后续多机同步控制时在接收到时钟上升沿并且在相应的时间戳节点同步执行指令。
34.以上计算涉及公式如下：
35.延时时间计算，其中txa表示主机接收到从机应答返回时间。
36.t1d＝t1a/2
‑‑‑‑‑
从机1延时时间
37.t2d＝t2a/2
‑‑‑‑‑
从机2延时时间
38.t3d＝t3a/2
‑‑‑‑‑
从机3延时时间
39.……
40.t(n-1)d＝tna/2
‑‑‑‑‑
从机n延时时间
41.tdmax＝max{t1d，t2d，t3d，
…
，t(n-1)d}
42.补偿时间(时间戳)计算：
43.t1c＝tdmax-t1d
44.t2c＝tdmax-t2d
45.t3c＝tdmax-t3d
46.……
47.t(n-1)c＝tdmax-t(n-1)d
48.同步过程流程图如图4所示。
49.本发明针对传统基于同步时钟进行同步控制的不足，采用基于同步时钟和时间戳的多机同步方法，避免了因从机数量过多及传输线自身延时带来的不同步问题，提高了同步控制精度，每一台从机均可以充当主机的角色进行时间戳的判定实现同步控制。
50.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附实施例及其等同物限定。


技术特征：
1.一种基于同步时钟和时间戳的多机同步方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：主机周期性对外发送同步时钟，并以上升沿作为时间零点；s2：主机接收每一台从机的应答信号，并记录返回时间t，通过返回时间计算传输延时时间；s3：根据主机接收到的最大返回时间tmax，计算最大延时时间tdmax，即距离主机最远端机器的延时时间；s4：通过上述算法可以得出每一台从机的延时时间分别为t1、t2、t3
…
t(n-1)；s5：主机将每一台从机的延时时间发送给从机；s6：计算每一台从机的补偿时间，并以此时间作为从机的时间戳；s7：确认好时间戳后同步操作即结束，在后续多机同步控制时在接收到时钟上升沿并且在相应的时间戳节点同步执行指令。2.根据权利要求1所述的一种基于同步时钟和时间戳的多机同步方法，其特征在于：所述主机发送的周期性时间为：62.5us。3.根据权利要求1所述的一种基于同步时钟和时间戳的多机同步方法，其特征在于：所述传输延时时间的计算方式为：td＝t/2。4.根据权利要求1所述的一种基于同步时钟和时间戳的多机同步方法，其特征在于：所述从机补偿时间的计算方式为：tnc＝tdmax-tdn。

技术总结
本发明公开了一种基于同步时钟和时间戳的多机同步方法，涉及多机同步控制技术领域。包括以下步骤：S1：主机周期性对外发送同步时钟，并以上升沿作为时间零点；S2：主机接收每一台从机的应答信号，并记录返回时间t，通过返回时间计算传输延时时间；S3：根据主机接收到的最大返回时间tmax，计算最大延时时间tdmax，即距离主机最远端机器的延时时间；S4：通过上述算法可以得出每一台从机的延时时间分别为t1、t2、t3


技术研发人员：陈立军
受保护的技术使用者：江苏吉泰科电气有限责任公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/8/13