.. _时间同步: ================= 时间同步说明 ================= 不同产品支持的同步方式不同，每个产品支持的同步方式详细见各产品页描述. 各种时间同步方式的应用场景 ---------------------------- **(推荐)PTP/gPTP:** 在没有GPS和PPS硬件信号的情况下，PTP v2及gPTP可用于Livox LiDAR和其他设备之间的时间同步。这种方法所需要的外部硬件支持最少，只需要在整个网络中有一个master时钟设备即可。 **GPS:** 在其它传感器均直接通过GPS信号同步的情况下，直接硬件接入PPS信号以及GPS信号即可完成同步，无需另外部署软件； .. _PTP时间同步: PTP时间同步 ---------------------------- PTP时间同步原理 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 同步过程使用IEEE 1588v2.0 PTP的Delay request-response机制（two steps），Livox设备作为slave端，和master时钟设备进行ptp时间同步。 .. figure:: ../../../image/timesync/ptp_1588.png :alt: image master和slave时钟通过Sync、Follow_Up、Delay_Req、Delay_Resp这几个数据包的交互，得到t1、t2、t3、t4时间，通过如下计算得到传输路径延迟和两时钟的偏移： 传输路径延时： .. math:: Delay = [(t4 – t1) – (t3 – t2)]/2 时间偏移： .. math:: Offset = (t2 - t1) - Delay = [(t2 – t1) + (t3 – t4)]/2 PTP时间同步方法 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 当Livox LiDAR连接到有ptp master时钟的网络中时，设备会自动同步自己的时间到主时钟。 **第一步：检查网络中的master时钟是否正常：** PC上配置主时钟的方法可参考附录 :ref:`如何配置PTP主时钟` 如果网络中有Sync、Follow_Up这两个数据，则说明存在PTP master时钟源，且正常工作： .. figure:: ../../../image/timesync/wireshark_ptp.png :alt: image **第二步：连接Livox设备** 通过网线正常连接Livox LiDAR即可，无需额外接线。 **第三步：如何查看设备在使用PTP同步** 1、通过查看点云数据包头中的timestamp_type数据(详见产品通信协议章节) 如果timestamp_type为1，则说明设备正在进行PTP时间同步： +----------------+-----------+------------+ | timestamp_type | data_type | 时间类型 | +================+===========+============+ | 1 | uint64_t | 纳秒（ns） | +----------------+-----------+------------+ .. image:: ../../../image/timesync/dot.png 2、或者在Livox Viewer上位机中，查看Settings选项，中的Sync Type .. note:: 1. PTP同步优先级最高，当PTP或GPS同时可用时，会优先使用PTP网络同步； 2. 不支持具有多个主时钟的网络环境； .. _gPTP时间同步: gPTP时间同步 ------------------------ gPTP时间同步原理 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ AUTOSAR的《Specification of Time Synchronization over Ethernet》标准中，对IEEE 802.1AS在车载领域的应用做了相应的特殊要求，形成了AUTOSAR Time Sync over Ethernet标准。 如： - 取消网络中的Announce报文； - 不支持BMCA算法； - master端不发送delay_req报文； - … 等要求。 Livox雷达时间同步协议和功能也遵循上述标准中的要求，同步过程遵循IEEE 802.1AS标准，其中域控制器作为master，Livox设备作为slave。 .. image:: ../../../image/timesync/ptp.bmp 通过上述方式，计算出传输延迟：link_delay = [(t4 - t1) – (t3 - t2)] / 2 .. image:: ../../../image/timesync/ptp1.bmp 由Sync、Followup计算时间偏移：Offset = (t2’ - t1’) - link_delay gPTP时间同步方法 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ **第一步：检查网络中的master时钟是否正常：** PC上配置主时钟的方法可参考附录 :ref:`如何配置PTP主时钟` ； 如果网络中有\ ``Sync``\ 、\ ``Follow_Up``\ 这两个数据，则说明存在gPTP master时钟源，且正常工作： .. image:: ../../../image/timesync/sync.png **第二步：连接Livox设备** 通过网线正常连接Livox LiDAR即可，无需额外接线。 **第三步：如何查看设备在使用gPTP时间同步** 同PTP, 设备状态中不区分PTP同步或者gPTP时间同步。 .. _如何配置PTP主时钟: 附录：如何配置PTP主时钟 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 参考： `The Linux PTP Project `__ 下载: 经过测试，推荐使用 `linuxptp v3.1.1 `__ 或者通过git clone(不推荐) .. code:: bash git clone http://git.code.sf.net/p/linuxptp/code linuxptp 编译和安装： .. code:: bash cd linuxptp make sudo make install 如果要让ptp4l正常工作，需要系统的Linux kernel version 3.0或者更新版本。通过下面的指令来检查网卡是否支持软件/硬件时间戳功能（如：查询网卡 ‘eth0’ 的状态）。 .. code:: bash ethtool -T eth0 网卡capabilities选项包括以下参数, 表明网卡支持软件时间戳： .. code:: bash SOF_TIMESTAMPING_SOFTWARE SOF_TIMESTAMPING_TX_SOFTWARE SOF_TIMESTAMPING_RX_SOFTWARE 网卡capabilities选项包括以下参数, 表明网卡支持硬件时间戳： .. code:: bash SOF_TIMESTAMPING_RAW_HARDWARE SOF_TIMESTAMPING_TX_HARDWARE SOF_TIMESTAMPING_RX_HARDWARE 下图的例子中，表明eth0网卡支持硬件时间戳。 .. figure:: ../../../image/timesync/ptp_support.png :alt: image 下图的例子中wlan0网卡不支持硬件和软件时间戳，linuxptp/ptp4l不能正常工作。 .. figure:: ../../../image/timesync/ptp_not_support.png :alt: image 运行如下指令，采用PTP模式启动ptp4l master时钟功能： .. code:: bash sudo ptp4l -i eth0 -l 6 -m 运行如下指令，采用gPTP模式软件时间戳启动ptp4l master时钟功能： .. code:: bash sudo ptp4l -i eth0 -S -ml 6 -f automotive-master.cfg 运行如下指令，采用gPTP模式硬件时间戳启动ptp4l master时钟功能： .. code:: bash sudo ptp4l -i eth0 -H -ml 6 -f automotive-master.cfg 如果网络中出现 ``Sync Message`` 数据，说明ptp4l程序的master时钟功能正常运行： .. figure:: ../../../image/timesync/wireshark_ptp.png :alt: image 可以使用如下命令让系统时间和PTP硬件时钟同步: 如果需要更多相关的信息, 请参考 `phc2sys链接 `__ .. code:: bash sudo phc2sys -c eth0 -s CLOCK_REALTIME -O 0 完成以上步骤，即可通过ptp4l实现雷达时间和PC本地系统时间的同步。 .. _GPS时间同步: GPS时间同步 -------------------- GPS时间同步原理 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ GPS时钟源的PPS端口每秒发送一次硬件脉冲（PPS信号），随后数据端口发送一次对应这个脉冲上升沿的时间信息（GPRMC格式）。 Livox设备接收到PPS信号上升沿，并由GPRMC数据解析出正确的时间信息后，会设置点云时间为GPS时间，并保持此时间基准持续累加，来实现和GPS设备的时间同步。 .. figure:: ../../../image/timesync/gps_sync.png :alt: image PPS信号和GPRMC信号的时序要求： ======================================= ======================================= ======================================= ======================================= 时间 描述 有效范围 推荐值 --------------------------------------- --------------------------------------- --------------------------------------- --------------------------------------- t0 相邻两次秒脉冲上升沿的间隔 900 ms ~ 1100ms 1000 ms t1 秒脉冲的高电平时间 > 1 us 10 ms ~ 200 ms t2 GPRMC的传输时间（波特率：9600bps） ≈ 70 ms 70 ms t3 GPRMC数据开始发送相对于脉冲上升沿的延迟 0 ms ~ 900 ms 0 ms ~ 430 ms ======================================= ======================================= ======================================= ======================================= .. note:: PPS脉冲的斜率建议大于1V/us GPS时间同步方法 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 为了兼容其他厂商的LiDAR硬件，Livox设备也支持GPS时间同步。 以下以Mid-360为例，介绍两种采用GPS同步的方式： 1. (推荐)通过串口同步：Lidar硬件接入PPS脉冲信号，Lidar硬件接入GPRMC串口信号； 2. 通过以太网同步：硬件接入PPS脉冲信号，通过UDP包发送GPRMC信号到Lidar； 通过串口同步 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ **硬件连接** 如果GPS模块的UART输出信号和PPS信号是TTL(3.3v)电平，直接将两根信号线接入Mid360外接的对应管脚（管脚8 “秒脉冲”与管脚10 “GPS输入”引脚）即可，Mid360对应的管脚线序详见《Livox Mid-360用户手册》； 否则，需要将Uart信号与PPS信号转换为TTL(3.3v)电平，才能接到Mid-360对应管脚。 .. note:: 1. 采用串口方式，不需要进行SDK软件的配置； 2. 特别需要注意硬件接入电平，否则会造成设备损坏； 3. GPS串口需配置为：波特率9600、数据位8bit、无校验； 4. GPS串口输出的内容中需要包含GPRMC或者GNRMC信息； 5. 需要注意硬件接线的信号质量，会严重影响同步的稳定性以及同步精度。 .. figure:: ../../../image/timesync/gps_over_uart.png (不推荐)通过以太网同步 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ 如果GPS模块输出的GPRMC信号接入上位机(PC或工控机)，上位机解析时间信息后，可以根据控制命令协议发送UDP包来给设备设置GPS时间戳； .. figure:: ../../../image/timesync/gps_over_eth.png **如何查看设备在使用GPS时间同步** 1、通过查看点云数据包头中的timestamp_type数据(详见产品通信协议章节) 如果timestamp_type为2，则说明设备正在进行GPS时间同步： +----------------+-----------+------------+ | timestamp_type | data_type | 时间类型 | +================+===========+============+ | 2 | uint64_t | 纳秒（ns） | +----------------+-----------+------------+ 2、或者在Livox Viewer上位机中，查看Settings选项的Sync Type; .. note:: 通常情况下，GPS模块接收到GPS信号，才能正常输出PPS信号和时间信号。在使用时，需要确保GPS信号是稳定的；目前时间信号只支持GPRMC/GNRMC这两种格式;