低成本gps时钟服务器设计方案

我们设计了一种基于NTPv4协议的低成本GPS时钟服务器，此款GPS时钟服务器得到了广泛应用与认可，大大降低了国产GPS时钟服务器的市场价格，下面我们就详细介绍一下低成本gps时钟服务器的总体设计方案。

NTPv4协议支持3种工作模式:客户/服务器模式、对等模式和广播模式。在采用客户/服务器模式的NTP网络中，网络节点有3种类型:主服务器、二级服务器和客户机，文中所设计的时钟同步服务器在采用客户/服务器模式的NTP网络中作为主服务器使用，该时钟同步服务器直接由GPS接收机同步，并且为下游二级服务器和客户机提供时钟同步服务。

下游二级服务器和客户机定期向主服务器发送时钟同步请求，然后根据主服务器所发送的应答数据包中的信息计算系统时钟的偏差并调整本地时钟。

图1是我们设计的设计的低成本GPS时钟服务器的总体设计方案框图，其中以恩智浦的LPC1768微处理器为核心，还包括GPS模块、以太网接口电路以及时钟电路、复位电路、存储器和电源电路等常规的外围电路。

GPS模块用于接收GPS信号，LPC1768微处理器从GPS信号中解析当前时间，然后把此时间看作标准时间，并使gps时钟同步服务器的本地时钟与其保持同步。GPS时钟服务器通过以太网接口与以太网相连，用于接收二级服务器和客户机的时钟同步请求。接收到时钟同步请求后，时钟同步服务器根据NTPv4协议的要求设置应答数据包中各字段的数值，然后通过以太网向二级服务器或客户机发送时钟同步应答。

在设计低成本GPS时钟服务器时，选用LPC1768微处理器的主要原因是它不但成本低还能够满足时钟同步服务器对处理器的性能要求。LPC1768微处理器是一款基于第二代AＲMCortex－M3内核的微处理器。它是专为嵌入式系统设计的一款32位处理器，为了方便快速硬件设计，在架构方面采用的是无缝架构还有集成特性。

此外LPC1768微处理器还集成了丰富的外部组件，比如8通道DMA控制器、4个UAＲT接口、2个CAN通道以及2个SSP控制器等。

NTPv4协议是NTP协议的最新版本，它克服了NTPv3协议的缺点，修正了NTPv3协议的错误并添加了新的特性。NTPv4协议与早先各版本的NTP协议兼容，而且可以提供高精度和高可靠性的时钟同步服务。在设计时钟同步服务器的硬件电路时，在满足性能指标要求的前提下，选择了成本较低的器件和模块，因此我们所设计的GPS时钟服务器具有成本低的特点。