用ptp4l和phc2sys实现系统时钟同步

linuxptp用于时钟同步。

安装方法：

ubuntu平台上用apt,也可以用官方的github源码自行编译：

https://github.com/richardcochran/linuxptp

apt install linuxptp

linuxptp主要包含2个程序：ptp4l和phc2sys

1.ptp4l 进行时钟同步，实时网卡时钟与远端的时钟同步(比如TSN交换机），支持1588 和 802.1AS 两种协议

2.phc2sys 将网卡上的时钟同步到操作系统，或者反之

时钟同步命令:

某主机P通过eth2连接TSN交换机，下列命令实现主机P的网卡与交换机进行时钟同步，并且将主机的操作系统的时钟也与TSN交换机同步。

ptp4l实现网卡上的时钟与TSN交换机同步。

phc2sys实现网卡上的时钟同步到操作系统（以网卡上的时钟为master）

（“同步到”这个词总是很难精确的表达清楚到底是以这为master还是slave）

ptp4l -i eth2 -2 –m -s -f gPTP.cfg 
phc2sys -a -r --transportSpecific=1 -m --step_threshold=1000# phc2sys还可以写成这样，功能是一样的
phc2sys  -s eth2 -c CLOCK_REALTIME --transportSpecific=1 -m --step_threshold=1000 -w

命令介绍：

ptp4l

-2 指定用2层的以太网帧进行数据传输，而非UDP

-s 作为slave向外界同步（以外面的时间为准）

-f gPTP.cfg 配置更多内容，具体内容见下面。此例中使用的是802.1AS协议

phc2sys

此处2种用法是一样的，-a -r会自动寻找当前运行的ptp4l程序，利用它的时钟，同步给操作系统时钟，操作系统时钟是slave。

如果用“-a -rr” 两个r，那么时钟同步的方向是相反的，操作系统的时钟是master主时钟，网卡的时钟是slave.

第二种用法中的-s eth2 -c CLOCK_REALTIME -w 不过是写的更清楚一点。

-s 指定master clock

-c 指定 slave clock 或 (CLOCK_REALTIME)

CLOCK_REALTIME 指的是操作系统的时钟。

--transportSpecific=1 用于802.1AS TSN协议的同步， 1588协议可以不用

-m 打印消息

--step_threshold=1000 在master时钟发生突变时，slave不是一下就跟过去，而是一步步跟过去，避免时钟跳变。

-w 等待ptp4l

-r 同步系统 synchronize system (realtime) clock

-rr 系统时钟作为时钟源 repeat -r to consider it also as a time source

gPTP.cfg配置文件是基于linuxptp源码包中的文件修改的。

https://github.com/richardcochran/linuxptp/blob/master/configs/gPTP.cfg

gPTP.cfg的内容：

[global]
gmCapable               1
priority1               128
priority2               248
logAnnounceInterval     0
logSyncInterval         -3
syncReceiptTimeout      3
#neighborPropDelayThresh        800
neighborPropDelayThresh 80000
min_neighbor_prop_delay -20000000
assume_two_step         1
path_trace_enabled      1
follow_up_info          1
transportSpecific       0x1
ptp_dst_mac             01:80:C2:00:00:0E
network_transport       L2
delay_mechanism         P2P

各配置项说明

参数	说明
gmCapable	该项目决定设备是否能成为整个网络的主时钟。默认配置下，所有运行ptp4l的设备将从该选项设为1的设备中自动协商选择主时钟。
priority1, priority2	设备时钟优的先级。数字越小，优先级越高。
neighborPropDelayThresh	邻近设备延时阈值，单位为纳秒（ns）。实际组网后，设备将根据测得的网络延时来选择主时钟，若连接的所有设备网络延时均超出阈值，且在gmCapable设置为1的情况下，则设备将以自身本地时钟作为网络的主时钟。
ptp_dst_mac	使用MAC地址01:80:C2:00:00:0E。该项目为IEEE 802.1AS协议规范，不应修改。
network_transport	使用数据链路层传输协议，相当于命令行参数-2。该项目为IEEE 802.1AS协议规范，不应修改。

如果需要可以提高进程的实时性和绑定CPU核心,可以使用chrt和taskset

taskset -c 0 chrt 90 ptp4l -i eth0 -f gPTP.cfg -2 -m -s > /var/log/ptp4l.log 2>&1 &
taskset -c 0 chrt 89 phc2sys -a -r --transportSpecific=1 -m --step_threshold=1000 > /var/log/phc2sys.log 2>&1 &

参考：

https://www.kalycito.com/how-to-run-opc-ua-pubsub-tsn/

示例代码来源：

https://www.kalycito.com/wp-content/uploads/2021/06/demo_package.tar