IEEE1588 Precision Time Protocol（PTP）

什么是ptp

PTP 是一种高精度时间同步协议,可以到达亚微秒级精度,有资料说可达到30纳秒左右的偏差精度,但需要网络的节点（交换机）支持PTP协议，才能实现纳秒量级的同步。

一般在实际使用中，现有的NTP可以达到5ms以内的精度，对一般的应用都是满足的；非超高精度设备，不建议使用PTP设备。

与NTP主要区别:PTP是在硬件级实现的,NTP是在应用层级别实现的.

PTP 是主从同步系统，一般采用硬件时间戳，并配合一些对NTP更高精度的延时测量算法。

PTP 最常用的是直接在 MAC 层进行 PTP 协议包分析 , 这样可以不经过UDP 协议栈 , 减少PTP 在协议栈中驻留时间 , 提高同步的精确度。

PTP 也可以承载在 UDP 上时 , 软件可以采用 SOCKET 进行收发 UDP包 , 事件消息的 UDP 端口号 319 , 普通消息的组播端口号为 320 ，但其精度就大大降低。

在物理硬件要求主从端都是PTP设备，且网络不能太大，其中间经过的交换机设备也必须支持PTP协议，并且主从时间网络链路唯一，不存在交替的PTP通道。

PTPv2 采用相对时间同步机制。一个参与者被选作主时间钟，其将发送同步信息到从站。主站将发送同步报文到网络。所有的从站计算时间延迟。

PTP网络图：

解决什么问题

在多个节点设备>2的情况，需要同步各个设备的时间，以保证一些事件（发生在任何设备上）发生顺序是正确的（每个设备的时间戳尽量和真实的时间是一样的），所以时钟同步很重要，ptp 1588协议就是解决这个问题。

驱动和硬件

PTP需要硬件mac或者PHY的支持，调试amba cv22 mac已经支持了ptp。有些PHy也是支持ptp的，需要驱动支持。

修改ambarella_cv22_defconfig

CONFIG_PTP_1588_CLOCK=y

配置make menucofig，支持Linuxptp工具，用于测试ptp功能。

创建设备成功：

网卡已经支持硬件时间戳：

测试ptp

测试工具：ptp4l

 Enter the following command as root on your HOST:
  $ ptp4l -i enp0s3 -m

 Slave only mode on your board side:
  # ptp4l -i eth0 -s -m

root@#/home/default/ptp4l -i eth0 -s -m
ptp4l[124.718]: selected /dev/ptp0 as PTP clock
[  125.157591] SIOCSHWTSTAMP: f.0 t.1 f.c
ptp4l[124.755]: port 1: INITIALIZING to LISTENING on INIT_COMPLETE
ptp4l[124.755]: port 0: INITIALIZING to LISTENING on INIT_COMPLETE
ptp4l[126.126]: port 1: new foreign master 8cec4b.fffe.958140-1
ptp4l[130.127]: selected best master clock 8cec4b.fffe.958140
ptp4l[130.127]: port 1: LISTENING to UNCALIBRATED on RS_SLAVE
ptp4l[131.136]: master offset -1545626055960412635 s0 freq   -4819 path delay      9262
ptp4l[132.136]: master offset -1545626055960417360 s1 freq   -9543 path delay      9262
ptp4l[133.136]: master offset       4850 s2 freq   -4693 path delay      9262
ptp4l[133.145]: port 1: UNCALIBRATED to SLAVE on MASTER_CLOCK_SELECTED
ptp4l[134.137]: master offset       6450 s2 freq   -1638 path delay      7637
ptp4l[135.137]: master offset       3350 s2 freq   -2803 path delay      7637
ptp4l[136.137]: master offset       1300 s2 freq   -3848 path delay      7687
ptp4l[137.138]: master offset        325 s2 freq   -4433 path delay      7737
ptp4l[138.138]: master offset        100 s2 freq   -4560 path delay      7687
ptp4l[139.138]: master offset       -175 s2 freq   -4805 path delay      7687
ptp4l[140.138]: master offset        -25 s2 freq   -4708 path delay      7637
ptp4l[141.139]: master offset         31 s2 freq   -4659 path delay      7631
ptp4l[142.139]: master offset       -187 s2 freq   -4868 path delay      7649
ptp4l[143.139]: master offset        -62 s2 freq   -4799 path delay      7649
ptp4l[144.139]: master offset          6 s2 freq   -4750 path delay      7631

修改主机的时间date，从机也会相应的修改。master offset就是主从机的Offset between Master and Slave(PHC)。

参考资料：

https://access.redhat.com/documentation/en-us/red_hat_enterprise_linux/6/html/deployment_guide/ch-configuring_ptp_using_ptp4l#s2-Advantages_of_PTP

https://blog.csdn.net/BUPTOctopus/article/details/86246335

https://linuxptp.sourceforge.net