陈 龙 刘淑芬 姜 宏 叶有时 赵云富

北京控制工程研究所，北京100190

在分布式实时系统中，时钟同步是进行数据调度和任务执行的关键技术之一，它提供了确定事件发生时间先后顺序的机制，保证了节点发送和接收消息等在时间逻辑上的正确性[1]。在时间确定性网络中，通过使用时钟同步协议等策略保证高精度的时钟同步。NTP协议作为最早提出的时钟同步协议，通过UTC时间报文校正主机时间，同步精度可达到毫秒级[2]。在TTE(时间触发以太网)中使用IEEE 1588时钟同步协议，使用时间戳进行透明时钟传输，实现亚微秒级的时钟同步。Yin Hongtao等通过FPGA实现了1588时钟同步，同步精度达到了50ns[3]。

SpaceWire总线协议专门针对航天应用而设计，具有高速(最高传输速率为400Mbps)、可靠、低功耗等诸多优点[4]，被成功应用于“Mars Express”火星探测器、“Rosetta Spacecraft”彗星探测项目和“Cryosat”地球环境遥感卫星等诸多项目中[5]。北京控制工程研究所对SpaceWire ECSS-E-50-12C标准进行了改进，结合光纤重量轻、宽带宽、抗干扰能力强的特点，研制了SpaceWire光纤总线，进一步提高了总线速率[6]，实现了2Gbps的高速传输。

总线速率的提升，对时钟同步提出了更高要求。改进前SpaceWire ECSS-E-50-12C标准规定通过Time-Code(时间码)分发的方法保证节点的时钟计数一致，同步精度很难达到10μs[4]。改进后，在SpaceWire光纤总线中，吉比特每秒的传输速率下，消息的传输时间缩短到微秒级，消息间隔进一步缩短，因此需要更高精度的时钟同步提供保障。

1 时钟同步分析

1.1 SpaceWire标准协议的时钟同步方法

SpaceWire ECSS-E-50-12C标准中使用了基于Time-Code(时间码)广播的主从式时间同步。……