DC-PTP：基于漂移校正的汽车嵌入式系统中CAN的精确时间协议

《ACM Transactions on Embedded Computing Systems》：DC-PTP: Drift Correction-Based Precision Time Protocol for CAN in Automotive Embedded Systems

　　

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控制器局域网（CAN）被广泛应用于安全关键系统，例如汽车嵌入式系统中的动力总成和底盘控制系统。由于安全关键系统中的功能具有高度的时间敏感性，这些系统的电子控制单元（ECU）之间任何微小的时间偏差（即偏移）都可能导致功能运行异常。偏移主要由时钟漂移引起。由晶振驱动的 ECU 时钟频率可能会因硬件制造商的工艺差异或温度、振动等外部环境因素而产生不同的偏差（即时钟漂移）。时钟漂移会影响时钟精度，并最终体现在 CAN 控制器发送或接收 CAN 帧时的时间戳上，这意味着 ECU 中产生了偏移。利用时间同步技术来减少偏移至关重要。为了进一步降低偏移，我们提出了一种基于时钟漂移校正的 CAN 精密时间协议（DC-PTP）来解决此问题。对于时钟漂移校正，我们首先测量主 ECU 和从 ECU 的时钟漂移，然后根据测得的时钟漂移计算主从之间的相对时钟漂移。在精密时间协议时间同步过程中，利用相对时钟漂移来校正所获取的时间戳，以减少时钟漂移的影响。此外，我们还提出了一种同步收敛方法，持续收敛偏移直到偏移处于给定范围内。我们在由异构微控制器构建的原型上实现了 DC-PTP。实验结果表明，使用 DC-PTP 的偏移在 1 μs 以内，主节点的内存开销仅为 2%。从节点的内存开销略高于主节点，DC-PTP 的总线负载仅为 17%。

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