摘要：本文闡述了在VxWorks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)下如何實(shí)現(xiàn)SNTP（Simple Network Time Protocol）網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議的服務(wù)器端和客戶端的功能的開發(fā)，關(guān)鍵點(diǎn)為服務(wù)器端獲取可靠時(shí)鐘源的鉤子函數(shù)sntpsClockHook()的編寫。

關(guān)鍵詞：VxWorksSNTP服務(wù)器SNTP客戶端鉤子函數(shù)

中圖分類號：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X(2012)03(c)-0000-00

1 前言

SNTP是簡單網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議（Simple Network Time Protocol）的簡稱，是由網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議NTP（Network Time Protocol）簡化而來，是一種使Internet上的計(jì)算機(jī)保持時(shí)間同步的一種通信協(xié)議，可通過提供完全的機(jī)制來訪問國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，廣泛用于需要精確時(shí)間同步的場合。

VxWorks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組件（network components）支持SNTP網(wǎng)絡(luò)對時(shí)協(xié)議，用戶要在該系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)SNTP對時(shí)功能，并不需要關(guān)心協(xié)議本身，只需把SNTP客戶端和SNTP服務(wù)器端這兩個(gè)組件分別包括進(jìn)來，再調(diào)用相應(yīng)的VxWorks API函數(shù)，即可分別實(shí)現(xiàn)SNTP客戶端和服務(wù)器端的對時(shí)功能。

2 SNTP服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)

SNTP 服務(wù)器端有兩種工作模式，主動模式（SNTP_ACTIVE）和被動模式（SNTP_PASSIVE），VxWorks操作系統(tǒng)啟動時(shí)會自動調(diào)用SNTP初始化函數(shù)sntpsInit( )，設(shè)置服務(wù)器的工作模式（SNTPS_MODE）、廣播時(shí)間間隔(SNTPS_INTERVAL)、目標(biāo)IP地址（SNTPS_DSTADDR）和SNTP端口號(SNTP_PORT)等。

如果服務(wù)器工作模式選為被動模式（SNTP_PASSIVE），則服務(wù)器將等待來自客戶端的請求，并發(fā)送包含NTP時(shí)間戳的回應(yīng)幀。如果選擇主動模式（SNTP_ACTIVE），則服務(wù)器端在固定的時(shí)間間隔周期性的發(fā)送NTP時(shí)間戳信息。

當(dāng)采用主動模式時(shí)，SNTP服務(wù)器根據(jù)SNTPS_DSTADDR 和 SNTPS_INTERVAL的值來決定目標(biāo)的IP地址和廣播的時(shí)間間隔。默認(rèn)情況下，服務(wù)器每隔64秒廣播發(fā)送一次時(shí)間戳信息。SNTPS_DSTADDR 和 SNTPS_INTERVAL的值可以通過sntpsConfigSet()函數(shù)來進(jìn)行設(shè)置。SNTP服務(wù)器工作在主動模式下時(shí)仍然響應(yīng)客戶端的請求。

SNTP服務(wù)器需要獲得一個(gè)外部可靠的時(shí)鐘源，可通過調(diào)用API函數(shù)sntpsClockSet( )來獲取，其聲明為：

STATUS sntpsClockSet

(

FUNCPTRpClockHookRtn /* new interface to reference clock */

)

也就是說，sntpsClockSet( )通過安裝一個(gè)鉤子函數(shù)來獲取參考時(shí)鐘的值，該鉤子函數(shù)必須采用如下的接口方式：

STATUS sntpsClockHook (int request， void *pBuffer);

這個(gè)鉤子函數(shù)需要用戶自己編寫來獲取參考時(shí)鐘的值：如果request的值為SNTPS_ID，則pBuffer區(qū)域填寫根據(jù)RFC1769標(biāo)準(zhǔn)格式定義的32位參考標(biāo)識符；如果request的值為SNTPS_RESOULTION，則pBuffer區(qū)域填寫32位的時(shí)鐘精度；如果request的值為SNTPS_TIME，則pBuffer區(qū)域填寫64位的NTP時(shí)間戳。最后還需調(diào)用API函數(shù)sntpsNsecToFraction( )將納秒級的時(shí)間戳轉(zhuǎn)化為NTP協(xié)議格式需要的小數(shù)部分。

sntpsClockHook()函數(shù)的正確編寫是實(shí)現(xiàn)SNTP時(shí)間服務(wù)器功能的關(guān)鍵，需要實(shí)現(xiàn)SNTPS_ID， SNTPS_RESOLUTION和SNTPS_TIME三個(gè)請求類型，客戶端決定用哪個(gè)類型進(jìn)行請求，在系統(tǒng)啟動時(shí)應(yīng)通調(diào)用API函數(shù)sntpsClockSet( )來掛接sntpsClockHook()函數(shù)。以下為sntpsClockHook函數(shù)的實(shí)現(xiàn)以及掛接方式：

STATUS sntpsClockHook(int request， void *buffer)

{

struct timespec timeval;

long value;

ULONG *pTime;

if (request == SNTPS_ID)

{

strcpy ((char *)buffer， \"pps\");

return (OK);

}

if (request == SNTPS_RESOLUTION)

{

if (clock_getres (CLOCK_REALTIME， timeval) == -1)

return (ERROR);

value = timeval.tv_nsec;

*((ULONG *)buffer) = (ULONG)value;

}

if (request == SNTPS_TIME)

{

if (clock_gettime (CLOCK_REALTIME， timeval) == -1)

return (ERROR);

pTime = (ULONG *)buffer;

/* Copy number of seconds since 1900 to timestamp. */

*pTime++ = timeval.tv_sec + SNTP_UNIX_OFFSET;

/* Convert nanoseconds to fractional part and copy to timestamp */

*pTime = sntpsNsecToFraction (timeval.tv_nsec);

}

return (OK);

}

STATUS sntpsConfig (void)

{

if (sntpsClockSet ((FUNCPTR)sntpsClockHook) != OK)

return(ERROR);

return(OK);

}

其中，clock_getres()是獲取系統(tǒng)相對時(shí)間精度的API函數(shù)，clock_gettime()是獲取系統(tǒng)相對時(shí)間的API函數(shù)，sntpsNsecToFraction()是將單位為納秒的時(shí)間轉(zhuǎn)換成NTP時(shí)間戳格式所需要的小數(shù)部分。

SNTP服務(wù)器端的時(shí)間精度取決于時(shí)鐘源的時(shí)鐘精度，在此由于采用的時(shí)鐘源為操作系統(tǒng)時(shí)間，故取決于操作系統(tǒng)的時(shí)間精度。對于VxWorks嵌入式操作系統(tǒng)，這個(gè)精度由硬件上時(shí)鐘芯片的精度來決定。

3 SNTP客戶端的實(shí)現(xiàn)

SNTP客戶端的實(shí)現(xiàn)相對要簡單一些，只需調(diào)用API函數(shù)sntpcTimeGet()即可，其函數(shù)聲明為：

STATUS sntpcTimeGet

(

char *pServerAddr， /* server IP address or hostname */

u_int timeout， /* timeout interval in ticks */

struct timespec * pCurrTime/* storage for retrieved time value */

)

SNTP服務(wù)器發(fā)送的時(shí)間首先被轉(zhuǎn)化為格林尼治標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間1970年1月1日0時(shí)0分以來所經(jīng)過的時(shí)間，再存放在該函數(shù)的參數(shù)pCurrTime指針指向的地址區(qū)域。參數(shù)pServerAddr為服務(wù)器的IP地址，如果該參數(shù)為NULL，則sntpcTimeGet()函數(shù)偵聽來自SNTP服務(wù)器以廣播模式發(fā)送的時(shí)間消息，否則，該函數(shù)向指定的服務(wù)器發(fā)送請求，并將服務(wù)器返回的時(shí)間信息提取出來，存放在pCurrTime指針指向的地址區(qū)域。如果客戶端在參數(shù)timeout規(guī)定的時(shí)間內(nèi)未接收到時(shí)間消息，則該函數(shù)返回ERROR值，否則返回OK。一般來說，SNTP服務(wù)器在廣播方式下每隔64秒到1024秒發(fā)送一次對時(shí)消息。

以下為API函數(shù)sntpcTimeGet()的使用方法：

struct timespec tspec;

STATUS sntpc_status= ERROR;

STATUS settime_status= ERROR;

time_t li_curr_time = 0;

sntpc_status = sntpcTimeGet(NULL， SNTP_TIMEOUT， tspec);

if (sntpc_status != OK)

{

printf(\"sntpcTimeGet failed\\");

printf(\"Returned sntpc_status: %i errno: %s\\"， sntpc_status， strerror(errno));

}

else

{

/*Set clock to received date and time*/

settime_status = clock_settime(CLOCK_REALTIME， tspec);

if (settime_status != OK)

{

printf(\"clock_settime failed\\");

printf(\"Returned settime_status: %i errno: %s\\"， settime_status， strerror(errno));

}

else

{

printf(\"Successfull set the system clock.\\");

}

}

其中，clock_settime()為設(shè)置VxWorks系統(tǒng)時(shí)間的API函數(shù)。

4 結(jié)語

本文從客戶端和服務(wù)器端兩方面詳細(xì)介紹了在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)VxWorks下如何實(shí)現(xiàn)SNTP同步對時(shí)功能，著重闡述了服務(wù)器端獲取可靠時(shí)鐘源的鉤子函數(shù)sntpsClockHook()的編寫方法，供大家參考。總的來說，用戶通過調(diào)用VxWorks系統(tǒng)提供的API函數(shù)，即可輕松實(shí)現(xiàn)VxWorks下的SNTP對時(shí)，避免直接編寫相對比較繁瑣的SNTP協(xié)議。

參考文獻(xiàn)

[1] VxWorks API Reference: OS Libraries.

[2] 張揚(yáng)，于銀濤，VxWorks 內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動與BSP開發(fā)詳解，人民郵電出版社，2009.