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    两分钟了解:NTP网络时间服务器 技术架构

    对于控制系统的时间准确度有严格要求。为此,采用搭建高精度NTP服务器的方法实现系统校时。基本思路是从NMEA018 3数据中提取时间信息,通过PPS信号来保证高精度。具体实现方法是采用GPS接收模块G591来构造硬件电路,软件部分需要NTP服务器软件和GPS的正确安装和配置。对照实验表明,基于GPS的NTP服务器校时精度可以达到微秒量级,工作性能稳定而可靠。 引言 准确的时间是天文观测所必需的。天文望远镜在特定时间内的准确指向、CCD曝光时间的控制以及不同波段观测数据所进行的高精度同步比对等应用需要系统至少有亚毫秒的时间准确度。然而就目前来看,一般的计算机和嵌入式设备所使用的晶体振荡器的精度为几个或者几十个ppm(百万分之一秒),并且会受温度漂移的影响,使得每天的误差能够达到秒级,若再考虑元器件的老化或外界干扰等因素,误差可能会超过10 s,如果不及时校正,其误差积累将不可忽视。 网络时间协议NTP(Network Time Protocol)是美国特拉华大学的MILLS David L.教授在1982年提出的,其设计目的是利用互联网资源传递统一和标准的时间。目前,使用GPS信号实现校时的研究工作很多,大多只是通过读取GPS模块解码出的串行数据,提取其中的时间信息来纠正系统时钟,该过程并不涉及NTP的使用,精度较低,一般为几十到几百毫秒。对此,本文充分利用了NTP服务器软件对GPS时钟源的支持,采用串行数据和秒脉冲相结合的方式来校准时间,校时精度大为提高。

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    内核低分辨率定时器实现

    低分辨率定时器可以分为周期性和动态性,这里只讨论周期性。在jiffies小节中知道,linux系统会在每个时钟中断会增加jiffies的值,同时还会去处理到期的定时器。而系统时钟中断的速度取决于HZ的值,如果HZ配置为1000,则每秒会产生1000次时钟中断。如果按照样的话,是不是HZ的值越大越好,其实不然。如果HZ的值越大,则会造成系统的负载也会越大。所以HZ的值一般在每个平台是不一样的。假设HZ=250,那么系统会在每4ms会产生一个时钟中断,然后会去处理超时的定时器。但是4ms对有些设备是可以满足的,对一些要求延迟到us的设备是不满足的,所以linux设计者就推出了高精度定时器Hrtimer,所以把之前依赖HZ的值的定时器称为低分辨率定时器。

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