Precision Time Protocol#

Precision Time Protocol （PTP ）的相機功能可讓您在同一網路中同步多台 GigE 相機。

IEEE 1588 標準定義了該協定。Basler攝影機支援IEEE 1588-2008，亦稱為PTP 第2版。

使用功能#

為何要使用PTP#

Precision Time Protocol （PTP ）功能可讓相機在使用該功能的情況下，啟用以下功能：

• Periodic Signal
• Scheduled Action Commands
• Synchronous Free Run

運作原理#

透過PTP ，多個裝置（例如相機）會自動與網路中找到的最精準時鐘——即所謂的主時鐘或最佳主時鐘——進行同步。

該協定使網路內的系統能夠執行以下操作：

• 與主時鐘同步，也就是說，將本機時鐘盡可能精確地設定為主時鐘的時間。
• 與主時鐘同步，也就是將本地時鐘的頻率調整至與主時鐘的頻率一致。您希望兩台裝置上「一秒」的持續時間盡可能一致。

主時鐘是由數項準則所決定的。其中優先級最高的準則是裝置的「優先級 1」設定。

Timestamp 同步#

Precision Time Protocol （IEEE 1588 ）的基本概念是基於交換PTP 訊息。這些訊息使從屬時鐘能夠同步其 時間戳記 值與主時鐘的時間戳值相符。對於 Basler 相機而言，這意味著其 TimestampLatchValue 參數值將盡可能保持一致。其精確度在很大程度上取決於您的網路硬體與設定。

若網路中沒有任何裝置與協調世界時（例如 TAI 或 UTC）同步，該網路將以任意時間尺度模式（ARB）運作。在此模式下，紀元是任意的，因為它不受絕對時間的約束。該時間尺度是相對的，且僅在此網路內有效。

啟用PTP 時鐘同步功能#

開啟相機電源時，PTP 功能預設為停用狀態。若要使用PTP 功能，必須先啟用該功能。

要啟用PTP ：

1. 若要將外部裝置（例如 GPS 接收器）用作主時鐘，請將該外部裝置設定為主時鐘。
   Basler 建議將 ANNOUNCE 間隔設定為 2 秒，SYNC 間隔設定為 0.5 秒。
2. 請確保所有您希望透過PTP 進行同步的攝影機均已正確設定。
3. 在所有您希望透過「PTP 」進行同步的相機上，請設定 GevIEEE1588 參數設為 true.
4. 請等待所有PTP 網路裝置充分同步完成。視您的網路設定而定，此過程可能需要數秒至數分鐘。
   您可透過檢查PTP 時鐘同步狀態，來判斷裝置何時已同步完成。

現在，您可以使用支援「PTP 」功能的相機功能。

設定PTP 時鐘同步#

根據您的相機型號，可使用以下設定：

第一優先級#

在啟用PTP 的網路中，主時鐘是由幾項標準所決定的。其中最重要的標準是裝置的「優先級 1」設定。優先級 1 設定值最低的網路裝置即為主時鐘。

開啟 ace 2 和 dart M 相機, 您可以變更「優先級 1」的設定，以強制某台攝影機擔任主時鐘，或防止某台攝影機擔任主時鐘。要執行此操作，請將 BslPtpPriority1 將參數設定為介於 0（最高優先級）與 255（最低優先級）之間的值。

在其他相機上，「優先級 1」的預設值為 128，且無法變更。

PTP 延遲機制#

延遲測量機制定義了PTP 延遲測量訊息在網路內如何發送與接收。PTP 標準定義了兩種機制：端對端（E2E，亦稱「延遲請求-回應」）與點對點（P2P）。如需更多資訊，請參閱這篇文章。

開啟 ace 2 和 dart M 相機, 您可以變更延遲測量機制。要執行此操作，請設定 BslPtpProfile 參數設為 DelayRequestResponseDefaultProfile (預設) 或 PeerToPeerDefaultProfile.

在其他相機上，延遲測量機制預設為端到端模式，且無法變更。

網路模式#

網路模式設定用以定義PTP 訊息在網路內的傳輸方式。

開啟 ace 2 相機, 您可以變更網路模式。要執行此操作，請將 BslPtpNetworkMode 參數設定為以下值之一：

• Multicast:PTP 訊息會發送至本地網路中所有已設定為支援PTP 多播功能的裝置。這是預設模式，對於大多數使用情境而言已足夠。
• Hybrid:PTP 訊息是透過多播和單播訊息傳送的。這能減輕網路負載，因為需要處理的訊息數量較少。如需更多資訊，請參閱 這篇文章.
• Unicast:PTP 訊息會傳送至本地網路中一個或多個指定的裝置。其他裝置無法接收PTP 訊息。
  要設定單播：
  1. 請確保 BslPtpNetworkMode 設為 Unicast.
  2. 將相機中的 BslPtpUcPortAddrIndex 將參數設為 0。
  3. 將相機中的 BslPtpUcPortAddr 將此參數設定為第一個接收裝置的 IP 位址。
  4. 增加 BslPtpUcPortAddrIndex 將參數增加 1。
  5. 將相機中的 BslPtpUcPortAddr 將該參數設定為下一個接收裝置的 IP 位址。
  6. 請針對所有相關的PTP 裝置，重複步驟 3 和 4。

在其他攝影機上，網路模式預設為多播。不過，這些攝影機也能接收單播訊息，並據此做出回應。

PTP 管理#

PTP 管理協定允許您透過管理訊息讀取任何PTP 裝置的設定，也就是無需使用pylon API 。若獲授權，亦可寫入設定。

在ace 2 和 dart M 相機上，您可以啟用或停用PTP 管理功能。操作步驟如下：

1. 啟用PTP 時鐘同步功能。
2. 將相機中的 BslPtpManagementEnable 參數設定為以下值之一：
   • true: 您可以使用具有訊息識別碼的管理訊息來讀取設定（GET）、寫入設定（SET）以及執行指令（COMMAND） 列於下文.
   • false (預設)：PTP 管理協定已停用，無法讀取或寫入設定。

在其他攝影機上，PTP 的管理功能始終處於啟用狀態，並預設為唯讀存取。

受支援的管理訊息#

有關這些屬性的預設值與範圍的資訊，請參閱《IEEE 1588 –2008》規格書的附錄 J。

單步或雙步時鐘#

此設定用於定義針對任何需要輸出時間戳記的PTP 事件訊息，將產生多少則訊息：

• 在單步驟操作中，會傳送一則訊息。該訊息包含訊息資料及傳出時間戳記。
• 在兩步驟操作中，會傳送兩則訊息。第一則訊息包含訊息資料；第二則訊息則包含傳出時間戳記。

如需更多資訊，請參閱這篇文章。

開啟 ace 2 和 dart M 相機, 預設情況下，兩步驟操作已停用。若網路中另一台PTP 裝置明確要求傳送兩步驟事件訊息，您可以透過設定 BslPtpTwoStep 參數設為 true.

在其他相機上，兩步驟操作功能始終處於啟用狀態。

檢查PTP 時鐘同步狀態#

若要檢查 `PTP ` 時鐘同步的狀態，您必須使用 `pylon API` 來開發自己的檢查方法。

PTP 狀態檢查的典型實作包含以下步驟：

1. 執行 GevIEEE1588DataSetLatch 指令。
   此指令可讓您擷取相機當前PTP 狀態的「快照」。此「快照」實作機制可確保所有 鎖存資料集中的參數值 指的正是同一個時間點。
2. 請等到 GevIEEE1588Status 參數值已不再是 Initializing.

3. 請根據相機型號，從裝置中讀取以下參數值：

   • 開啟 ace 2 和 dart M 相機, 請閱讀 PtpServoStatus 來自所有從屬攝影機的參數。若該參數的值為 Locked，相關裝置應已充分同步。若您需要更精確的狀態檢查，請改為遵循下方的「其他攝影機」操作步驟。

   • 開啟 其他相機, 請閱讀 GevIEEE1588OffsetFromMaster 從所有從屬攝影機取得參數值，直到與主攝影機之間的最大偏移量低於特定閾值為止（視您的需求而定，例如 1 毫秒）。
     由於時鐘會由控制機制持續進行調整，因此偏移量並未呈單調遞減的趨勢。Basler 建議您檢查最大 GevIEEE1588OffsetFromMaster 特定時間區間內的參數值：

     

4. 請重複步驟 1 和 2，直到裝置充分同步為止。

「關聯資料集」包含哪些內容？#

執行完 GevIEEE1588DataSetLatch 透過此指令，您可以從裝置讀取以下參數值：

• GevIEEE1588ClockId: 表示當前PTP 裝置的唯一識別碼（即「時鐘 ID」）。
• GevIEEE1588OffsetFromMaster: 表示主時鐘與當前PTP 裝置時鐘之間的預估時間偏移，單位為 tick（1 tick = 1 奈秒）。
• GevIEEE1588ParentClockId: 表示目前擔任主時鐘的PTP 裝置的時鐘 ID（即「父時鐘 ID」）。
• GevIEEE1588Status: 表示當前PTP 裝置的狀態，例如其為主時鐘或從時鐘。回傳的值與PTP 埠狀態枚舉相符（Initializing、Faulty、Disabled、Listening、Pre_Master、Master、Passive、Uncalibrated 及 Slave）。如需更多資訊，請參閱pylon API 文件以及 IEEE 1588-2008 年規格.
• GevIEEE1588StatusLatched: 若此參數可用，Basler 建議使用它來取代 GevIEEE1588Status 參數。這是因為該 GevIEEE1588Status 該參數未與 GevIEEE1588DataSetLatch 指令。因此，若您從裝置讀取多個與「PTP 」相關的數值，該裝置的狀態將不會與其他數值的同一時間點相對應。

其他參數#

開啟 ace 2 和 dart M 攝影機，在執行完 PtpDataSetLatch 透過此指令，您可以從裝置讀取以下額外的參數值：

• BslPtpDelayMechanism: 表示 延遲機制 由PTP 網路所使用。其值為 E2E 表示採用「延遲請求-回應」機制。其數值為 P2P 表示採用了點對點機制。
• PtpClockAccuracy: 表示當PTP 裝置時鐘擔任或成為主時鐘時，其預期精確度。在Basler相機上，預期精確度預設為 Unknown. 這是因為 Basler 相機不會與協調世界時（例如 UTC）同步。
• PtpGrandmasterClockID: 表示目前擔任主時鐘的PTP 裝置的時鐘識別碼。
• PtpServoStatus: 表示時鐘伺服的狀態，亦即PTP 時鐘同步的狀態。若該狀態為 Locked, 當前裝置的時鐘已成功與主時鐘同步。在所有其他情況下，該狀態為 Unknown.

外部連結#

• 端對端與點對點的比較（時間同步部落格）
• 混合模式PTP ：多播與單播的混合（時間同步部落格）
• IEEE 1588-2008 年規格（IEEE 標準協會）
• 一步式還是兩步式？（時間同步部落格）
• Precision Time Protocol （維基百科）
• 白皮書：同步與即時：GigE 網路中的多攝影機應用（Basler）

範例程式碼#

ace 2 雙鏡頭#

// ** 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.

其他相機#

// 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 use the pylon Viewer 來輕鬆設定參數。