专注时间同步 专注时间同步装置 主营时间同步服务器设备

在嵌入式系统中，时间同步是一个很重要的概念。因为，汽车的开发和测试周期很长，时间同步不及时，很可能会影响系统的稳定性。但是，在嵌入式系统中，由于网络通信具有实时性要求，而以太网自身又无法提供实时性，因此以太网通常被用作网络通信的替代方案。那么在嵌入式系统中，如何对时间同步进行精确控制呢？

目前基于以太网的时间同步方案主要有两类：一类是采用传统时钟源以实现同步功能；另一类是采用高精度的硬件时钟源实现同步功能。本文介绍采用高精度硬件时钟源实现同步的方法。

所谓硬件时钟源，是指可以保证时间同步精度要求的电路结构。它通常由晶振、分频、稳压及整形电路等组成。在实际应用中，为了满足时间同步功能的精度要求，硬件时钟源必须使用高精度的晶振或其他设备来保证其工作频率与时间同步标准保持一致。

1引言

以太网已经成为汽车行业应用为广泛的网络，以太网技术也随之成为汽车行业的研究热点。目前，车载以太网主要应用于汽车内网络，以解决车辆内的实时性要求，并满足基于汽车 CAN总线的车身控制系统的要求。

2硬件时钟源的基本组成

硬件时钟源一般由晶振、分频器、稳压源、整形电路及电源等部分组成。晶振是时间同步系统中重要的部件之一，其性能对时间同步精度影响较大。
一般来说，晶振的精度越高，其对系统的影响也就越小。另外，由于晶振是受控制的器件，因此必须使用分频器，并保证分频精度达到亚微秒级。

3以太网时钟的主要应用

以太网的时间同步方案有很多种，可以选择传统的时钟源，也可以采用高精度的硬件时钟源。这两种方案各有优劣：
传统的时钟源优点是：1)时间同步精度较高，可达到10微秒以下；2)内部具有自动补偿功能。在时钟源内部可以实现对输出频率的自动补偿。缺点是：1)时钟源本身功耗大；2)时钟源输出信号线长，需要连接屏蔽罩等绝缘器件。基于以太网技术的时间同步方案具有功耗低、同步精度高等优点，因此，它成为目前以太网时间同步方案的好选择。

4电路设计与实现

下面将以汽车空调系统为例，具体分析一下硬件时钟源的设计与实现。该空调系统中，使用的晶振为LTC2398。该晶振在整个晶振中的频率精度可达到50 ppm。另外，LTC2398还有一个内置的稳压功能，即在实际应用中，该稳压功能可以使其输出的电压稳定，从而使系统达到一定的时间同步精度。
在电路中，由于系统运行时要求晶振的工作频率必须小于±5 ppm （25 ppm=1×10-12 Hz）。因此，LTC2398内设置了一个稳压功能。其原理是利用稳压管来保持晶振工作频率稳定在±5 ppm以内。在电路中，LTC2398有三个引脚：

5结束语

在嵌入式系统中，时间同步对于车载网络的应用尤为重要，因为以太网作为一种网络通信方式，其本身不能提供实时性，而需要利用嵌入式系统内部的时钟来弥补这一不足。在此背景下，采用高精度的硬件时钟源，能够很好地解决嵌入式系统时间同步问题。
本文介绍了高精度硬件时钟源的结构及其工作原理，并对其主要特性进行了分析。通过硬件电路的设计以及对软件算法的优化，该硬件时钟源可以提供很高的时间同步精度。