2 通用精确时间协议算法概述

在 ECU 中实现 IEEE 802.1AS 通常需要两个元件：

• IEEE 802.1AS 数据包（也称为 PTP 数据包）的时间戳
• 使用由第一个元件生成的时间戳来计算路径延迟、抵消偏移和 ppm 漂移补偿。

第一个元件通常在硬件中实现，以提高同步精度，第二个元件通常在软件中实现，也称为 gPTP。

以下部分概述了 gPTP 算法如何实现与两个 ECU（一个主设备，一个从设备）的参考时钟实现时间同步。在 IEEE 802.1AS 中，这种参考同步时钟也称为每日时间参考时钟或挂钟。挂钟（请参阅 图 2-1）可以建模为一个以固定增量切换的计数器。

gPTP 可执行三个主要任务。第一个任务是将从设备 ECU 的挂钟与主设备 ECU 的挂钟同步，因为每个 ECU 的启动时间可能不同。如 图 2-2 所示，要使两个挂钟同步，延迟 Δt 必须相同。

gPTP 的第二个任务是校正挂钟源的 PPM 漂移。每个时钟都有一些 PPM 时钟漂移，这会导致频率发生轻微漂移。因此，即使延迟已经对齐，时钟的 ppm 漂移也可能在每个周期之间引入额外的延迟 Δf。

为了解决两个时钟信号之间的计数器差异（时间偏移）和频率差异（时钟漂移），主设备 ECU 和从设备 ECU 可以交换一组时间戳来计算差异。在计算两个挂钟之间的延迟时，由于时间戳在主设备和从设备之间传输需要时间，因此存在一个路径延迟。

gPTP 的第三个任务是计算并考虑这种路径延迟。

图 2-4 展示了主设备与从设备之间交换的时间戳集合，用于计算路径延迟、时间偏移和时钟漂移补偿。