Precision Time Protocol#

相机的 Precision Time Protocol (PTP) 功能可让您同步同一网络中的多个 GigE 相机。

IEEE 1588标准定义了该协议。Basler 相机支持 IEEE 1588-2008，也称为 PTP 版本 2。

该功能的使用#

为什么使用 PTP#

Precision Time Protocol (PTP) 功能使相机可以使用以下功能（如果可用）：

• Periodic Signal
• Scheduled Action Commands
• Synchronous Free Run

运作原理#

通过 PTP，多台设备（例如相机）会自动与网络中找到的最准确的时钟（称为主时钟或最佳主时钟）同步。

该协议使网络中的系统可以执行以下操作：

• 与主时钟同步，即，将本地时钟尽可能精确地设置为主时钟的时间。
• 与主时钟同步，即，将本地时钟的频率调整为主时钟的频率。您希望两台设备上 1 秒钟的持续时间尽可能保持相同。

主时钟由几个条件决定。最高优先级的条件是设备的优先级 1 设置。

时间戳同步#

Precision Time Protocol (IEEE 1588) 的基本概念基于 PTP 消息的交换。这些消息允许从时钟将其 timestamp 值与主时钟的时间戳值同步。对于 Basler 相机，这意味着它们的 TimestampLatchValue 参数值将尽可能保持相同。精度在很大程度上取决于您的网络硬件和设置。

如果网络中没有设备同步到协调世界时间（例如 TAI 或 UTC），网络将以任意时标模式 (ARB) 运行。在此模式下，epoch 是任意的，因为它不受绝对时间的限制。时标是相对的，仅在此网络中有效。

启用 PTP 时钟同步#

开启相机电源时，始终禁用 PTP。如果要使用 PTP，必须自行启用。

要启用 PTP：

1. 如果要将外部设备用作主时钟（例如 GPS 接收器），请将外部设备配置为主时钟。
   Basler 建议将 ANNOUNCE 间隔设为 2 秒，将 SYNC 间隔设为 0.5 秒。
2. 确保要通过 PTP 同步的所有相机均已正确配置。
3. 在您要通过 PTP 进行同步的所有相机上，将 GevIEEE1588 参数设置为 true。
4. 等待全部 PTP 网络设备已充分同步。根据您的网络设置，这可能需要几秒钟或几分钟。
   您可以通过检查设备的 PTP 时钟同步状态来确定何时同步设备。

现在，您可以使用启用 PTP 的相机功能。

配置 PTP 时钟同步#

根据您的相机型号，可以使用以下设置：

优先级 1#

在启用 PTP 的网络中，主时钟由几个条件决定。最重要的条件是设备的“优先级 1”设置。具有最低“优先级 1”设置的网络设备是主时钟。

On ace 2 and dart M cameras, you can change the Priority 1 setting to force a camera to be the master clock, or to prevent a camera from being the master clock. To do so, set the BslPtpPriority1 parameter to a value between 0 (highest priority) and 255 (lowest priority).

在其他相机上，“优先级 1”设置预设为 128，无法更改。

PTP 延迟机制#

延迟测量机制定义了如何在网络内发送和接收 PTP 延迟测量消息。PTP 标准定义了两种机制：端到端（E2E，也称为“延迟请求-响应”）和点对点 (P2P)。有关更多信息，请参见本文。

On ace 2 and dart M cameras, you can change the delay measurement mechanism. To do so, set the BslPtpProfile parameter to DelayRequestResponseDefaultProfile (default) or PeerToPeerDefaultProfile.

在其他相机上，延迟测量机制预设为端到端，无法更改。

网络模式#

网络模式设置定义了如何在网络内传输 PTP 消息。

在 ace 2 相机上，可以更改网络模式。为此，请将 BslPtpNetworkMode 参数设置为以下值之一：

• Multicast：将 PTP 消息发送到本地网络中配置为 PTP 多播的所有设备。这是默认模式，对于大多数用例而言已足够。
• Hybrid：使用多播和单播消息发送 PTP 消息。由于需要处理的消息较少，因此可以节省网络负载。有关更多信息，请参见本文。
• 单播：PTP 消息被发送到本地网络中的一个或多个指定设备。其他设备无法接收 PTP 消息。
  要配置单播，请执行以下操作：
  1. 确保将 BslPtpNetworkMode 设置为 Unicast。
  2. 将 BslPtpUcPortAddrIndex 参数设置为 0。
  3. 将 BslPtpUcPortAddr 参数设置为第一个接收设备的 IP 地址。
  4. 将 BslPtpUcPortAddrIndex 参数增加 1。
  5. 将 BslPtpUcPortAddr 参数设置为下一个接收设备的 IP 地址。
  6. 对涉及的所有 PTP 设备重复步骤 3 和 4。

在其他相机上，网络模式预设为多播。但是，这些相机也可以接收单播消息并做出相应响应。

PTP 管理#

PTP 管理协议可让您通过管理消息读取任何 PTP 设备的设置，即无需使用 pylon API。如果允许，也可以写入设置。

On ace 2 and dart M cameras, you can enable or disable PTP management. To do so:

1. 启用 PTP 时钟同步。
2. 设置 BslPtpManagementEnable 参数设置为以下值：
   • True：可以使用具有如下列出的消息 ID 的管理消息读取设置 (GET)、写入设置 (SET) 以及执行命令 (COMMAND)。
   • false（默认值）：PTP 管理协议已禁用，并且无法读取或写入设置。

在其他相机上，PTP 管理始终处于启用状态并预设为只读访问。

支持的管理消息#

有关这些属性的默认值和范围的信息，请参见 IEEE 1588-2008 规范附录 J。

一步或两步时钟#

此设置定义为需要出口 timestamp 的任何 PTP 事件消息生成多少条消息：

• 在一步操作中，发送一条消息。该消息包括消息数据和出口 timestamp。
• 在两步操作中，发送两条消息。第一条消息包括消息数据。第二条消息包括出口 timestamp。

有关更多信息，请参见本文。

On ace 2 and dart M cameras, two-step operation is disabled by default. If another PTP device in the network explicitly requires two-step event messages, you can enable them by setting the BslPtpTwoStep parameter to true.

在其他相机上，始终启用两步操作。

检查 PTP 时钟同步的状态#

要检查 PTP 时钟同步的状态，您必须使用 pylon API。

一个典型的 PTP 状态检查实现包含以下步骤：

1. 执行 GevIEEE1588DataSetLatch 命令。
   该命令可让您获取相机当前 PTP 状态的“快照”。“快照”实现可确保锁存数据集内的所有参数值都指向完全相同的时间点。
2. 请等待，直至 GevIEEE1588Status 参数值不再是 Initializing。

3. 从设备读取以下参数值，具体取决于相机型号：

   • On ace 2 and dart M cameras, read the PtpServoStatus parameter from all slave cameras. If the parameter value is Locked, the respective device should be sufficiently synchronized. If you need a more refined status check, follow the "other cameras" procedure below instead.

   • 在其他相机上，从所有从属相机读取 GevIEEE1588OffsetFromMaster 参数值，直到与主相机的最大偏移量低于某个阈值（根据您的要求，例如 1 毫秒）。
     由于时钟是通过控制机制连续调整的，因此偏移量不会单调降低。Basler 建议您检查给定时间范围内的最大 GevIEEE1588OffsetFromMaster 参数值：

     

4. 重复步骤 1 和 2，直到设备充分同步。

锁存数据集内包含什么？#

执行 GevIEEE1588DataSetLatch 命令之后，您可以从设备读取以下参数值：

• GevIEEE1588ClockId：指示当前 PTP 设备的唯一 ID（“时钟 ID”）。
• GevIEEE1588OffsetFromMaster：指示主时钟和当前 PTP 设备的时钟之间的估计时间偏移量（以滴答为单位，1 声滴答 = 1 纳秒）。
• GevIEEE1588ParentClockId：指示当前用作主时钟的 PTP 设备的时钟 ID（“父时钟 ID”）。
• GevIEEE1588Status：指示当前 PTP 设备的状态，例如，它是主时钟还是从时钟。返回值与 PTP 端口状态枚举值匹配（即 Initializing、Faulty、Disabled、Listening、Pre_Master、Master、Passive、Uncalibrated 和 Slave）。有关更多信息，请参阅 pylon API 文档和 IEEE 1588-2008 规范。
• GevIEEE1588StatusLatched：如果此参数可用，Basler 建议使用它代替 GevIEEE1588Status 参数。这是因为 GevIEEE1588Status 参数未绑定到 GevIEEE1588DataSetLatch 命令。因此，如果您从设备读取多个与 PTP 相关的值，则设备状态与其他值不在同一时间点。

附加参数#

On ace 2 and dart M cameras, after executing the PtpDataSetLatch command, you can read the following additional parameter values from the device:

• BslPtpDelayMechanism：指示 PTP 网络使用的延迟机制。E2E 值表示使用了延迟请求-响应机制。P2P 值表示使用了点对点机制。
• PtpClockAccuracy：指示当 PTP 设备时钟是或成为超级主时钟时的预期精度。在 Basler 相机上，预期精度预设为 Unknown。这是因为 Basler 相机无法与协调的世界时间同步，例如 UTC。
• PtpGrandmasterClockID：指示当前用作超级主时钟的 PTP 设备的时钟 ID。
• PtpServoStatus：指示时钟伺服器的状态，即 PTP 时钟同步的状态。如果状态为 Locked，则当前设备的时钟与主时钟成功同步。在所有其他情况下，状态为 Unknown。

外部链接#

• 端到端与点对点（时间同步博客）
• 混合模式 PTP：混合多播和单播（时间同步博客）
• IEEE 1588-2008 规范（IEEE 标准协会）
• 一步还是两步？（时间同步博客）
• Precision Time Protocol（维基百科）
• 白皮书：同步和实时：GigE 网络 (Basler) 中的多相机应用

示例代码#

ace 2 相机#

// ** Configure PTP **
// Set Priority 1 to 128
camera.BslPtpPriority1.SetValue(128);
// Enable end-to-end delay measurement
camera.BslPtpProfile.SetValue(BslPtpProfile_DelayRequestResponseDefaultProfile);
// Set the network mode to unicast
camera.BslPtpNetworkMode.SetValue(BslPtpNetworkMode_Unicast);
// Set the IP address of the first unicast device to 192.168.10.12
// (0xC0 = 192, 0xA8 = 168, 0x0A = 10, 0x0C = 12)
camera.BslPtpUcPortAddrIndex.SetValue(0);
camera.BslPtpUcPortAddr.SetValue((0xC0A80A0C);
// Enable PTP Management Protocol
camera.BslPtpManagementEnable.SetValue(true);
// Disable two-step operation
camera.BslPtpTwoStep.SetValue(false);
// ** Enable PTP on the current device **
camera.PtpEnable.SetValue(true);
// To check the status of the PTP clock synchronization,
// implement your own check method here.
// For guidelines, see "Checking the Status of
// the PTP Clock Synchronization" in this topic.

INodeMap& nodemap = camera.GetNodeMap();
// ** Configure PTP **
// Set Priority 1 to 128
CIntegerParameter(nodemap, "BslPtpPriority1").SetValue(128);
// Enable end-to-end delay measurement
CEnumParameter(nodemap, "BslPtpProfile").SetValue("DelayRequestResponseDefaultProfile");
// Set the network mode to unicast
CEnumParameter(nodemap, "BslPtpNetworkMode").SetValue("Unicast");
// Set the IP address of the first unicast device to 192.168.10.12
// (0xC0 = 192, 0xA8 = 168, 0x0A = 10, 0x0C = 12)
CIntegerParameter(nodemap, "BslPtpUcPortAddrIndex").SetValue(0);
CIntegerParameter(nodemap, "BslPtpUcPortAddr").SetValue(0xC0A80A0C);
// Enable PTP Management Protocol
CBooleanParameter(nodemap, "BslPtpManagementEnable").SetValue(true);
// Disable two-step operation
CBooleanParameter(nodemap, "BslPtpTwoStep").SetValue(false);
// ** Enable PTP on the current device **
CBooleanParameter(nodemap, "PtpEnable").SetValue(true);
// To check the status of the PTP clock synchronization,
// implement your own check method here.
// For guidelines, see "Checking the Status of
// the PTP Clock Synchronization" in this topic.

// ** Configure PTP **
// Set Priority 1 to 128
camera.Parameters[PLCamera.BslPtpPriority1].SetValue(128);
// Enable end-to-end delay measurement
camera.Parameters[PLCamera.BslPtpProfile].SetValue(PLCamera.BslPtpProfile.DelayRequestResponseDefaultProfile);
// Set the network mode to unicast
camera.Parameters[PLCamera.BslPtpNetworkMode].SetValue(PLCamera.BslPtpNetworkMode.Unicast);
// Set the IP address of the first unicast device to 192.168.10.12
// (0xC0 = 192, 0xA8 = 168, 0x0A = 10, 0x0C = 12)
camera.Parameters[PLCamera.BslPtpUcPortAddrIndex].SetValue(0);
camera.Parameters[PLCamera.BslPtpUcPortAddr].SetValue(0xC0A80A0C);
// Enable PTP Management Protocol
camera.Parameters[PLCamera.BslPtpManagementEnable].SetValue(true);
// Disable two-step operation
camera.Parameters[PLCamera.BslPtpTwoStep].SetValue(false);
// ** Enable PTP on the current device **
camera.Parameters[PLCamera.PtpEnable].SetValue(true);
// To check the status of the PTP clock synchronization,
// implement your own check method here.
// For guidelines, see "Checking the Status of
// the PTP Clock Synchronization" in this topic.

/* Macro to check for errors */
#define CHECK(errc) if (GENAPI_E_OK != errc) printErrorAndExit(errc)
GENAPIC_RESULT errRes = GENAPI_E_OK;  /* Return value of pylon methods */
/* ** Configure PTP ** */
/* Set Priority 1 to 128 */
errRes = PylonDeviceSetIntegerFeature(hdev, "BslPtpPriority1", 128);
CHECK(errRes);
/* Enable end-to-end delay measurement */
errRes = PylonDeviceFeatureFromString(hdev, "BslPtpProfile", "DelayRequestResponseDefaultProfile");
CHECK(errRes);
/* Set the network mode to unicast */
errRes = PylonDeviceFeatureFromString(hdev, "BslPtpNetworkMode", "Unicast");
CHECK(errRes);
/* Set the IP address of the first unicast device to 192.168.10.12 */
/* (0xC0 = 192, 0xA8 = 168, 0x0A = 10, 0x0C = 12) */
errRes = PylonDeviceSetIntegerFeature(hdev, "BslPtpUcPortAddrIndex", 0);
CHECK(errRes);
errRes = PylonDeviceSetIntegerFeature(hdev, "BslPtpUcPortAddr", 0xC0A80A0C);
CHECK(errRes);
/* Enable PTP Management Protocol */
errRes = PylonDeviceSetBooleanFeature(hdev, "BslPtpManagementEnable", 1);
CHECK(errRes);
/* Disable two-step operation */
errRes = PylonDeviceSetBooleanFeature(hdev, "BslPtpTwoStep", 0);
CHECK(errRes);
/* ** Enable PTP on the current device ** */
errRes = PylonDeviceSetBooleanFeature(hdev, "PtpEnable", 1);
CHECK(errRes);
/* To check the status of the PTP clock synchronization, */
/* implement your own check method here. */
/* For guidelines, see "Checking the Status of */
/* the PTP Clock Synchronization" in this topic. */

# ** Configure PTP **
# Set Priority 1 to 128
camera.BslPtpPriority1.Value = 128
# Enable end-to-end delay measurement
camera.BslPtpProfile.Value = "DelayRequestResponseDefaultProfile"
# Set the network mode to unicast
camera.BslPtpNetworkMode.Value = "Unicast"
# Set the IP address of the first unicast device to 192.168.10.12
# (0xC0 = 192, 0xA8 = 168, 0x0A = 10, 0x0C = 12)
camera.BslPtpUcPortAddrIndex.Value = 0
camera.BslPtpUcPortAddr.Value = 0xC0A80A0C
# Enable PTP Management Protocol
camera.BslPtpManagementEnable.Value = True
# Disable two-step operation
camera.BslPtpTwoStep.Value = False
# ** Enable PTP on the current device **
camera.PtpEnable.Value = True
# To check the status of the PTP clock synchronization,
# implement your own check method here.
# For guidelines, see "Checking the Status of
# the PTP Clock Synchronization" in this topic.

其他相机#

// Enable PTP on the current device
camera.GevIEEE1588.SetValue(true);
// To check the status of the PTP clock synchronization,
// implement your own check method here.
// For guidelines, see "Checking the Status of
// the PTP Clock Synchronization" in this topic.

INodeMap& nodemap = camera.GetNodeMap();
// Enable PTP on the current device
CBooleanParameter(nodemap, "GevIEEE1588").SetValue(true);
// To check the status of the PTP clock synchronization,
// implement your own check method here.
// For guidelines, see "Checking the Status of
// the PTP Clock Synchronization" in this topic.

// Enable PTP on the current device
camera.Parameters[PLCamera.GevIEEE1588].SetValue(true);
// To check the status of the PTP clock synchronization,
// implement your own check method here.
// For guidelines, see "Checking the Status of
// the PTP Clock Synchronization" in this topic.

/* Macro to check for errors */
#define CHECK(errc) if (GENAPI_E_OK != errc) printErrorAndExit(errc)
GENAPIC_RESULT errRes = GENAPI_E_OK;  /* Return value of pylon methods */
/* Enable PTP on the current device */
errRes = PylonDeviceSetBooleanFeature(hdev, "GevIEEE1588", 1);
CHECK(errRes);
/* To check the status of the PTP clock synchronization, */
/* implement your own check method here. */
/* For guidelines, see "Checking the Status of */
/* the PTP Clock Synchronization" in this topic. */

# Enable PTP on the current device
camera.GevIEEE1588.Value = True
# To check the status of the PTP clock synchronization,
# implement your own check method here.
# For guidelines, see "Checking the Status of
# the PTP Clock Synchronization" in this topic.

您也可以使用 pylon Viewer 轻松设置参数。