基于STM32的SNTP授时服务器的研究与设计

文章摘要：式中，θ为客户端时间与标准时间之差，δ为信息在网上传播的时间。可以看到，θ、δ只与T2、T1的差值和T4、T3的差值相关，而与T2、T3的差值无关，即最终的结果与服务器处理请求所需的时间无关。据此，客户端（CLIENT）即可通过T1、T2、T3、T4十算出的时差0去调整本地时钟。2.2 SNTP协议格式SNTP消息一般封装在UDP报文中，UDP的端口号是123，UDP头中的源端口和目的端口是一样的。SNTP消息紧跟在IP和UDP报头之后，其协议格式如图3所示。图3中，U为跳跃指示器，可警告在当月最后一天的最终时刻插入的迫近闺秒（闺秒）。VN表示版

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　　式中，θ为客户端时间与标准时间之差，δ为信息在网上传播的时间。可以看到，θ、δ只与T2、T1的差值和T4、T3的差值相关，而与T2、T3的差值无关，即最终的结果与服务器处理请求所需的时间无关。据此，客户端（CLIENT）即可通过T1、T2、T3、T4十算出的时差0去调整本地时钟。

　　2.2 SNTP协议格式
　　
　　SNTP消息一般封装在UDP报文中，UDP的端口号是123，UDP头中的源端口和目的端口是一样的。SNTP消息紧跟在IP和UDP报头之后，其协议格式如图3所示。

　　图3中，U为跳跃指示器，可警告在当月最后一天的最终时刻插入的迫近闺秒（闺秒）。VN表示版本号。Mode为模式，该字段包括以下值：

　　O（预留）；1（对称行为）；3（客户机）；4（服务器）；5（广播）；6（NTP控制信息）。Stratum用于对本地时钟级别的整体识别。Poll表示有符号整数表示连续信息间的最大间隔。Precision表示有符号整数，表示本地时钟精确度。Root Delay为有符号固定点序号，表示主要参考源的总延迟，如很短时间内的15到16间的分段点。Root Dispersion为无符号固定点序号表示相对于主要参考源的正常差错，如很短时间内的位15到16间的分段点。

　　Reference Identifier为识别特殊参考源。Originate Timestamp是向服务器请求分离客户机的时间，采用64位时标（Timestamp）格式。  Receive Timestamp是向服务器请求到达客户机的时间。也采用64位时标（Timestamp）格式。Transmit Timestamp是向客户机答复分离服务器的时间。采用64位时标（Timestamp）格式。

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    3 硬件设计

    图4所示为W5100部分的电路图，图中给出了W5100与STM32的连接方式及其外围电路。

      W5100和STM32可通过SPI方式通信。通过对SEN管脚用10 kΩ电阻上拉到高电平可允许SPI模式；由于W5100处于SPI从模式，因此，其SPI工作时钟由处于主模式的STM32提供，MISO和MOSI为用于SPI通信的两条数据线，SCLK为SPI时钟引脚；*****为片选引脚，低电平有效，主要用于在并行总线连接时由MCU访问W5100内部寄存器或存储器；INT为中断输出引脚，低电平有效，在W5100在SOCKET端口产生连接、断开、接收数据、数据发送完成以及通信超时等情况下，该引脚将输出信号以指示MCU。中断将在写入中断寄存器IR或端口的中断寄存器时被清除，所有中断都可以被屏蔽。W5100的第5、6、8和9脚是以太网物理层信号引脚，用于与RJ45接口相连接，其中第5和第6引脚是RXIP／RXlN信号对，用于接收从介质传来的差分数据，第8和第9引脚是TXOP／TXON信号对，用于将差分数据发送给介质；第66引脚是连接LED指示引脚，低电平表示10／100Mbps连接状态正常，连接正常时输出低电平，而在TX／RX状态时闪烁；第72引脚是接收状态LED指示引脚，低电平表示当前接收数据，第73引脚是发送状态LED指示引脚，低电平表示当前发送数据，这些LED指示引脚应与RJ45的相应LED指示灯引脚连接，以用于指示连接状态。除电源引脚、时钟引脚外，W5100的其它引脚DO～D7，AO～A14及WR～RD可选择悬空。

    图5所示是GPS模块与STM32的连接示意图。GPS接收模块采用HOLUX生产的GPS模块M87GPS，模块的串行口输出和输入分别接到STM32的输入与输出，秒脉冲PPS信号连接到处理器的IO口，在秒脉冲(1PPS)同步的情况下，系统将实时精准地通过串口把标准的UTC时间传送给处理器STM32。

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