本发明涉及RapidIO技术领域，尤其是涉及一种RapidIO网络系统和RapidIO网络系统的时间同步方法。
背景技术：
RapidIO是一种点对点连接的以包交换实现的分布式网络，以其高带宽、低延时及高可靠性的优点为高性能的嵌入式系统内部互联通信提供了良好的解决方案。目前RapidIO在嵌入式系统、3G及4G移动通信基站、高性能数字信号处理系统中得到越来越广泛的应用，网络规模也越来越大。随着网络应用的越来越普遍，网络系统需要在大范围保持网络节点的时间同步和时间准确。
现有网络中的时间同步机制有多种，如在电信级SDH/Sonet网络中，将整个网络设计为同步网络，设置三级时钟等级，使每个网络节点的物理层就能跟随主时钟(GPS授时时钟)，进而实现整个网络的时钟同步；再如在因特网中采用的网络时间协议NTP或IEEE1588协议，在网络上制定若干时钟源服务器，由客户端产生时钟同步请求消息，服务器回应时钟同步应答消息，通过测试这两个消息发送和接收时间来评估两者的时间偏差，获得相对较准确的时钟同步。上述方式中，同步网络中需要各网络节点从物理层实现时钟的恢复与跟随，实现难度大、成本高，且与RapidIO是异步网络的特质相违背。而NTP协议设计对象是因特网和计算机，设计重点为协议的可靠性和同步精度，协议实现较为复杂，且无法直接应用到RapidIO网络上。
综上所述，针对上述现有的RapidIO网络中缺少实现网络各节点时间同步的机制的问题，尚未提出有效的解决方案。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种RapidIO网络系统和RapidIO网络系统的时间同步方法，以使RapidIO网络内各端点设备时间同步。
第一方面，本发明实施例提供了一种RapidIO网络系统，系统包括交换设备和交换设备连接的端点设备，端点设备中的至少一个端点设备连接有授时服务器；与授时服务器连接的端点设备用于在授时服务器的触发下发送多播事件控制符，每次发送多播事件控制符时，向授时服务器获取当前的时间信息，并按照时间信息同步本地时钟，以广播方式发送时间信息；系统中的其它端点设备用于记录接收到多播事件控制符的第一时间、接收到时间信息的第二时间，根据第一时间、第二时间和时间信息调整本地时钟，以使本地时钟与授时服务器同步。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述其它端点设备还用于通过本地时钟记录第一时间和第二时间，以及计算校正时间T4＝T2-T1+T3，将校正时间载入本地时钟中；其中，T1为第一时间；T2为第二时间；T3为时间信息。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述授时服务器包括GPS授时服务器，与授时服务器连接的端点设备通过串口与GPS授时服务器连接。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述授时服务器用于向所连接的端点设备发送授时触发信号，授时触发信号包括秒脉冲信号，以触发所连接的端点设备发送多播事件控制符。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述与授时服务器连接的端点设备还用于将时间信息添加至消息帧的payload位置，将消息帧以广播的形式发送至交换设备。
结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述交换设备用于接收到携带有时间信息的消息帧时，将消息帧以组播的形式发送至相应的端点设备。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述端点设备与交换设备之间、以及两两交换设备之间通过符合RapidIO网络协议的serdes链路连接。
第二方面，本发明实施例提供了一种RapidIO网络系统的时间同步方法，该方法应用于上述系统；该方法包括：与授时服务器连接的端点设备在授时服务器的触发下发送多播事件控制符，每次发送多播事件控制符时，向授时服务器获取当前的时间信息，并按照时间信息同步本地时钟，以广播方式发送时间信息；系统中的其它端点设备记录接收到多播事件控制符的第一时间、接收到时间信息的第二时间，根据第一时间、第二时间和时间信息调整本地时钟，以使本地时钟与授时服务器同步。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：其它端点设备通过本地时钟记录第一时间和第二时间，以及计算校正时间T4＝T2-T1+T3，将校正时间载入本地时钟中；其中，T1为第一时间；T2为第二时间；T3为时间信息。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：与授时服务器连接的端点设备还用于将时间信息添加至消息帧的payload位置，将消息帧以广播的形式发送至交换设备。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明实施例提供的一种RapidIO网络系统和RapidIO网络系统的时间同步方法，其端点设备中的至少一个端点设备连接有授时服务器；与授时服务器连接的端点设备在授时服务器的触发下发送多播事件控制符，并向授时服务器获取当前的时间信息，以广播方式发送该时间信息；系统中的其它端点设备根据接收到多播事件控制符的第一时间、接收到时间信息的第二时间和上述时间信息调整本地时钟，以使本地时钟与授时服务器同步；该方式中，通过在系统中的一个端点设备上连接授时服务器，并通过多播事件控制符和该授时服务器提供的时间信息使网络内各端点设备时间同步，该方式不必改变RapidIO底层网络结构，实现简单且性能可靠。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的第一种RapidIO网络系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的第二种RapidIO网络系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的第一种RapidIO网络系统的时间同步方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的第二种RapidIO网络系统的时间同步方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
考虑到现有的RapidIO网络中缺少实现网络各节点时间同步的机制的问题，本发明实施例提供了一种RapidIO网络系统和RapidIO网络系统的时间同步方法；该技术可以应用于嵌入式系统、数字信号处理系统等环境，RapidIO网络内各节点的时间同步过程中；尤其可以应用于对时间同步要求较高的特殊应用场景下，例如，视频监控系统的DVR(Digital Video Recorder，硬盘录像机)系统中。该技术可以通过相关的软件或硬件实现，下面通过实施例进行描述。
实施例一：
参见图1所示的第一种RapidIO网络系统的结构示意图；该系统包括交换设备和交换设备连接的端点设备，端点设备中的至少一个端点设备连接有授时服务器；
图1中，以RapidIO网络系统包括一台交换设备和三台端点设备为例进行说明；交换设备10分别与端点设备11、端点设备12和端点设备13连接；其中，端点设备13连接有授时服务器14；在实际实现时，根据RapidIO网络系统的网络规模和实际应用场景，系统中包含的交换设备和端点设备的数量和连接关系可以包括多种，本实施例在此不做限定。
与授时服务器连接的端点设备用于在授时服务器的触发下发送多播事件控制符，每次发送多播事件控制符时，向授时服务器获取当前的时间信息，并按照时间信息同步本地时钟，以广播方式发送时间信息；系统中的其它端点设备用于记录接收到多播事件控制符的第一时间、接收到时间信息的第二时间，根据第一时间、第二时间和时间信息调整本地时钟，以使本地时钟与授时服务器同步。
在RapidIO网络协议中，多播事件控制符具有最高的优先级，其在网络中的传输时，还可以插入至数据帧中，因此，该多播事件控制符在整个RapidIO网络中的传输延时可以忽略。相当于与授时服务器连接的端点设备发送多播事件控制符的同时，其他端点设备就接收到了该多播事件控制符。进一步地，由于RapidIO网络具有高可靠传输的特点，当一台端点设备发送上述多播事件控制符和时间信息后，可保证网络内其他端点设备均可以接收到。
具体地，根据上述第一时间和第二时间，可以获得上述时间信息在网络中的传输延时；再根据该传输延时以及该时间信息，调整本地时钟，即可实现本地时钟的时间与授时服务器的时间同步。
本发明实施例提供的一种RapidIO网络系统，其端点设备中的至少一个端点设备连接有授时服务器；与授时服务器连接的端点设备在授时服务器的触发下发送多播事件控制符，并向授时服务器获取当前的时间信息，以广播方式发送该时间信息；系统中的其它端点设备根据接收到多播事件控制符的第一时间、接收到时间信息的第二时间和上述时间信息调整本地时钟，以使本地时钟与授时服务器同步；该方式中，通过在系统中的一个端点设备上连接授时服务器，并通过多播事件控制符和该授时服务器提供的时间信息使网络内各端点设备时间同步，该方式不必改变RapidIO底层网络结构，实现简单且性能可靠。
实施例二：
参见图2所示的第二种RapidIO网络系统的结构示意图；该系统在实施例一中提供的RapidIO网络系统的基础上实现；该系统包括交换设备和交换设备连接的端点设备，端点设备中的至少一个端点设备连接有授时服务器；
该授时服务器包括GPS(Global Positioning System，全球定位系统)授时服务器，与授时服务器连接的端点设备通过串口与GPS授时服务器连接。图2中，以RapidIO网络系统包括三台SW(Switch，交换设备)和四台EP(Endpoint，端点设备)设备为例进行说明；其中，SW1、SW2和SW3两两连接；EP1与SW1连接，EP2和EP3与SW3连接；EP4与SW2连接；EP4连接有GPS授时服务器；可以理解，该GPS授时服务器还可以连接在EP1等其他端点设备上。上述授时服务器还可以为其他类型的授时服务器，例如，NTP(Network Time Protocol，网络时间协议)服务器等。
上述授时服务器用于向所连接的端点设备发送授时触发信号，授时触发信号包括秒脉冲信号，以触发所连接的端点设备发送多播事件控制符。通常，GPS授时服务器向EP4发送一路秒脉冲信号(也可以称为PPS信号)和一路串口信号，该串口信号用来传输上述时间信息。具体地，1PPS信号为每秒发送一个脉冲的信号；上述秒脉冲信号和时间信息传入上述EP4的CPU中。
进一步地，上述系统中的端点设备与交换设备之间、以及两两交换设备之间通过符合RapidIO网络协议的serdes链路连接。该serdes是SERializer(串行器)和DESerializer(解串器)的简称；serdes是一种时分多路复用(TDM)、点对点(P2P)的串行通信技术，即在发送端将多路低速并行信号转换成高速串行信号，经过传输媒体(例如，光缆或铜线等)传输后，在接收端将该高速串行信号重新转换成低速并行信号。serdes这种点对点的串行通信技术可以充分利用传输媒体的信道容量，减少所需的传输信道和器件引脚数目，从而大大降低通信成本。
当系统上电时，通过RapidIO的枚举过程，网络内EP的主CPU可获取系统拓扑结构，完成各SW上的路由表和多播事件的相关配置。配置完成后，当SW某一端口收到多播事件控制符时，会将该多播控制符转发到该端口以外的所有端口上。此后，EP4启动时钟授时进程。
在授时服务器初始化完成之后，每当检测到1PPS信号的上升沿，EP4就发出一个多播事件控制符。同时，与授时服务器连接的端点设备(例如，图2中的EP4)还用于通过串口接收授时服务器的时间信息，将时间信息添加至消息帧(相当于message帧)的payload位置，将消息帧以广播的形式发送至交换设备。
当SW的某端口收到多播事件控制符时，会将该多播事件控制符发送到除该端口外的其他端口上，这样RapidIO网络上的其他所有EP端口都能够收到多播事件控制符。上述交换设备用于接收到携带有时间信息的消息帧时，将消息帧以组播的形式发送至相应的端点设备。具体地，当SW的某端口收到携带时间信息的message帧时，根据其D_ID(帧头中的目的地址)的组播查表结果组播到其他的EP设备上。
上述其它端点设备还用于通过本地时钟记录第一时间和第二时间，以及计算校正时间T4＝T2-T1+T3，将校正时间载入本地时钟中；其中，T1为第一时间；T2为第二时间；T3为时间信息。具体地，在每个EP设备中维护一个本地时间轴计数器(相当于上述本地时钟)，当其他EP设备收到多播事件控制符时，在本地时钟下记录收到该多播事件控制符的时刻t1，等收到携带时间信息的message帧时，记录下记录时刻t2，并从该帧的payload提取时间信息t3。再根据公式t4＝t2-t1+t3计算出t4的值，再将t4载入到本地的时间轴计数器，就可以实现本地时间轴与授时服务器同步。
实施例三：
对应于上述系统实施例，参见图3所示的第一种RapidIO网络系统的时间同步方法的流程图，该方法应用于上述实施例一或实施例二中提供的RapidIO网络系统；该方法包括如下步骤：
步骤S302，与授时服务器连接的端点设备在授时服务器的触发下发送多播事件控制符，每次发送多播事件控制符时，向授时服务器获取当前的时间信息，并按照时间信息同步本地时钟，以广播方式发送时间信息；
步骤S304，系统中的其它端点设备记录接收到多播事件控制符的第一时间、接收到时间信息的第二时间，根据第一时间、第二时间和时间信息调整本地时钟，以使本地时钟与授时服务器同步。
进一步地，上述方法还包括：其它端点设备通过本地时钟记录第一时间和第二时间，以及计算校正时间T4＝T2-T1+T3，将校正时间载入本地时钟中；其中，T1为第一时间；T2为第二时间；T3为时间信息。
进一步地，上述方法还包括：与授时服务器连接的端点设备还用于将时间信息添加至消息帧的payload位置，将消息帧以广播的形式发送至交换设备。
本发明实施例提供的RapidIO网络系统的时间同步方法，与上述实施例提供的RapidIO网络系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
参见图4所示的第二种RapidIO网络系统的时间同步方法的流程图，该方法包括如下步骤：
步骤S402，GPS授时服务器初始化；
步骤S404，判断EP4是否检测到1PPS信号的上升沿；如果是，执行步骤S406；如果否，执行步骤S404；
步骤S406，EP4发送多播事件控制符；
步骤S408，发送携带有时间信息的消息帧；
步骤S410，判断时间同步是否结束；如果是，结束；如果否，执行步骤S404。
本发明实施例提供的RapidIO网络系统和RapidIO网络系统的时间同步方法，提出了一种利用RapidIO的多播控制符，配合逻辑层的多播消息，在不影响RapidIO网络整体结构的前提下，将GPS授时的PPS+TOD(秒脉冲+天时间)接口在承载到RapidIO网络协议上，实现RapidIO网络中各节点设备实现时间同步。
本发明实施例在不改变RapidIO底层网络的基础上，利用RapidIO协议中的多播事件控制符承载1PPS秒脉冲信号，利用多播message帧承载时间信息，使网络上所有EP端点的本地时间轴都能够与授时服务器保持同步。因RapidIO的多播事件控制符具有最高优先级，在发送时也可以插到数据帧中，所以其在整个RapidIO网络中的传输延时是可以保证的。RapidIO网络具备高可靠传输的特点，可保证网络中多播事件控制符和承载了时间信息的多播message帧会一一对应的被其他EP端点接收到。
本发明实施例提供的RapidIO网络系统和RapidIO网络系统的时间同步方法，利用RapidIO的多播事件控制符承载GPS授时服务器的1PPS信号；利用RapidIO的多播message帧承载GPS授时服务器的时间信息；在EP端通过接收到的多播事件控制符和承载时间信息的多播message帧，使本地时间轴与授时服务器保持同步。该方法具有实现简单灵活，时钟同步精度高，组网成本低的优点。综上所述，本发明可在通常的RapidIO网络上部署，具有实现简单、性能可靠、成本低廉的优点。
本发明实施例所提供的RapidIO网络系统和RapidIO网络系统的时间同步方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。