Precision Time Protocol#

Precision Time Protocol (PTP) camera feature 允許您同步同一網路中的多個 GigE 相機。

IEEE 1588 標準定義了該協定。Basler 相機支援 IEEE 1588-2008（也稱為 PTP Version 2）。

使用此功能#

為什麼使用 PTP#

Precision Time Protocol (PTP) 功能可讓相機在可用時使用以下功能：

• Periodic Signal
• Scheduled Action Commands
• Synchronous Free Run

運作原理#

透過 PTP，多個裝置（例如相機）會自動與網路中精度最高時脈（稱為主時脈或最佳主時脈）進行同步。

該協定可讓網路內的系統執行以下操作：

• 與主時脈同步，即盡可能精確地將本機時脈設為主時脈的時間。
• 與主時脈調頻，即將本機時脈的頻率調整為主時脈的頻率。您會希望兩個裝置上「一秒」的持續時間盡可能完全相同。

主時脈由多個條件決定。優先權最高的條件是裝置的 Priority 1 設定。

Timestamp 同步#

Precision Time Protocol (IEEE 1588) 的基本概念是基於 PTP 訊息的交換。這些訊息可讓從屬時脈同步其 時間戳記 值與主時脈的 Timestamp 值。對於 Basler 相機而言，這意味著其 TimestampLatchValue Property 值將盡可能保持一致。精確度很大程度上取決於您的網路硬體和設定。

如果網路中的沒有任何裝置與協調世界時（例如 TAI 或 UTC）同步，網路將在任意時間尺度模式 (ARB) 下運作。在此模式下，時期（epoch）是任意的，因為它不繫結至絕對時間。時間尺度是相對的，且僅在此網路中有效。

啟用 PTP 時鐘同步#

相機開機時，PTP 預設為停用。如果您想要使用 PTP，則必須啟用它。

若要啟用 PTP：

1. 如果您想要使用外部裝置作為主時脈（例如 GPS 接收器），請將該外部裝置設定為主時脈。
   Basler 建議將 ANNOUNCE 間隔設為 2 秒，SYNC 間隔設為 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 進行同步的攝影機上，請設定 GevIEEE1588 參數設為 true.
4. 請等待所有PTP 網路裝置完成充分同步。根據您的網路設定，此過程可能需要幾秒鐘或幾分鐘。
   您可透過檢查PTP 時鐘同步狀態，來判斷裝置何時已完成同步。

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：

Priority 1#

在啟用了 PTP 的網路中，主時鐘由多個條件決定。最重要的條件是裝置的 Priority 1 設定。具有最低 Priority 1 設定的網路裝置為主時鐘。

在 ace 2 與 dart M 相機，您可以變更 Priority 1 設定以強制相機成為主時鐘，或防止相機成為主時鐘。若要這樣做，請將 BslPtpPriority1 參數設為 0（最高優先順序）到 255（最低優先順序）之間的值。

在其他相機上，Priority 1 設定預設為 128 且無法變更。

PTP 延遲機制#

延遲量測機制定義了如何在網路內傳送與接收 PTP 延遲量測訊息。PTP 標準定義了兩種機制：端對端（E2E，又稱「延遲請求-回應」）與點對點（P2P）。如需詳細資訊，請參閱這篇文章。

在 ace 2 與 dart M 相機，您可以變更延遲量測機制。若要這樣做，請將 BslPtpProfile 參數設為 DelayRequestResponseDefaultProfile （預設）或 PeerToPeerDefaultProfile.

在其他相機上，延遲量測機制預設為端對端且無法變更。

網路模式#

網路模式設定定義了 PTP 訊息如何在網路內傳輸。

在 ace 2 相機，您可以變更網路模式。若要這樣做，請將 BslPtpNetworkMode 參數設為下列其中一個值：

• Multicast：PTP 訊息會傳送至本機網路中所有設定為 PTP 多點傳送的裝置。這是預設模式，足以應付大多數的使用情境。
• Hybrid：PTP 訊息會使用多點傳送和單點傳送訊息來傳送。這可減少需要處理的訊息數量，進而節省網路負載。如需詳細資訊，請參閱 這篇文章.
• Unicast: PTP 訊息會傳送至本機網路中的一個或多個指定設備。其他設備無法接收 PTP 訊息。
  若要設定單點傳播 (unicast)：
  1. 請確保 BslPtpNetworkMode 且 Unicast.
  2. 將 BslPtpUcPortAddrIndex 參數設為 0。
  3. 將 BslPtpUcPortAddr 參數設為第一個接收裝置的 IP 位址。
  4. 將 BslPtpUcPortAddrIndex 參數增加 1。
  5. 將 BslPtpUcPortAddr 參數設為下一個接收裝置的 IP 位址。
  6. 對於所有相關的 PTP 設備，重複步驟 3 和 4。

在其他相機上，網路模式預設為多點傳播 (multicast)。不過，這些相機也可以接收單點傳播 (unicast) 訊息並做出相應回應。

PTP 管理#

PTP 管理協定允許您透過管理訊息讀取任何 PTP 設備的設定，也就是說，無需使用 pylon API。如果允許，也可以寫入設定。

在ace 2 and dart M cameras上，您可以啟用或停用 PTP 管理。若要這樣做：

1. 啟用 PTP 時鐘同步。
2. 將 BslPtpManagementEnable 參數設為下列其中一個值：
   • true: 您可以使用包含以下訊息 ID 的管理訊息來讀取設定 (GET)、寫入設定 (SET) 以及執行命令 (COMMAND) 如下所列.
   • false (預設)：PTP 管理協定已停用，且無法讀取或寫入設定。

在其他相機上，PTP 管理始終處於啟用狀態，且預設為唯讀存取。

支援的管理訊息#

如需這些屬性的預設值與範圍的相關資訊，請參閱 IEEE 1588-2008 規範附錄 J。

單步或雙步時鐘#

此設定定義了針對需要發送 Timestamp 的任何 PTP 事件訊息要產生多少訊息：

• 在一步式 (one-step) 作業中，會發送一則訊息。該訊息包含訊息資料與發送 Timestamp。
• 在兩步式 (two-step) 作業中，會發送兩則訊息。第一則訊息包含訊息資料。第二則訊息包含發送 Timestamp。

如需詳細資訊，請參閱這篇文章。

在 ace 2 與 dart M 相機，兩步式作業預設為停用。如果網路中的其他 PTP 裝置明確要求兩步式事件訊息，您可以透過設定以下項目來啟用它們： BslPtpTwoStep 參數設為 true.

在其他相機上，兩步式作業一律為啟用。

檢查 PTP 時鐘同步的狀態#

若要檢查 PTP 時脈同步狀態，您必須使用 pylon API 開發您自己的檢查方法。

PTP 狀態檢查的典型實作包含下列步驟：

1. 執行 GevIEEE1588DataSetLatch 命令。
   此命令允許您對相機目前的 PTP 狀態進行「快照」。此「快照」實作可確保 已鎖存資料集中的所有參數值 皆指向完全相同的時間點。
2. 等待直到 GevIEEE1588Status 參數值不再為 Initializing.

3. 根據相機型號，從裝置讀取下列參數值：

   • 在 ace 2 與 dart M 相機，從所有從屬相機讀取 PtpServoStatus 參數。如果參數值為 Locked，則各自的裝置應已充分同步。如果您需要更精確的狀態檢查，請改為遵循下方的「其他相機」程序。

   • 在 其他相機，從所有從屬相機讀取 GevIEEE1588OffsetFromMaster 來自所有從屬相機的參數值，直到主時脈的最大偏移低於特定閾值（根據您的需求，例如 1 毫秒）。
     由於時脈持續由控制機制進行調整，因此偏移並不會單調遞減。Basler 建議您檢查特定時間窗口內的最大 GevIEEE1588OffsetFromMaster 參數值：

     

4. 重複步驟 1 和 2，直到裝置充分同步為止。

鎖存資料集中包含什麼？#

執行 GevIEEE1588DataSetLatch 指令後，您可以從裝置讀取下列參數值：

• GevIEEE1588ClockId：指出目前 PTP 裝置的唯一 ID（「時脈 ID」）。
• GevIEEE1588OffsetFromMaster：指出主時脈與目前 PTP 裝置時脈之間以 Tick 為單位的估計時間差（1 tick = 1 奈秒）。
• GevIEEE1588ParentClockId：指出目前作為主時脈的 PTP 裝置之時脈 ID（「父時脈 ID」）。
• GevIEEE1588Status：指出目前 PTP 裝置的狀態，例如它是主時脈還是從屬時脈。傳回的值符合 PTP 連接埠狀態列舉（Initializing、Faulty、Disabled、Listening、Pre_Master、Master、Passive、Uncalibrated 與 Slave）。如需詳細資訊，請參閱 pylon API 文件以及 IEEE 1588-2008 規範.
• GevIEEE1588StatusLatched：如果此參數可用，Basler 建議使用它來取代 GevIEEE1588Status 參數。這是因為 GevIEEE1588Status 參數並未繫結至 GevIEEE1588DataSetLatch 指令。因此，如果您從裝置讀取多個與 PTP 相關的值，裝置狀態將不會與其他值對應至同一個時間點。

其他參數#

在 ace 2 與 dart M 相機，執行 PtpDataSetLatch 指令後，您可以從裝置讀取下列額外的參數值：

• BslPtpDelayMechanism：指出 延遲機制 由 PTP 網路使用。值為 E2E 表示使用延遲請求-回應機制。值為 P2P 表示使用點對點機制。
• PtpClockAccuracy：指出 PTP 裝置時脈在作為或成為主時脈（Grandmaster）時的預期準確度。在 Basler 相機上，預期準確度預設為 Unknown。這是因為 Basler 相機不會與世界協調時間（例如 UTC）進行同步。
• PtpGrandmasterClockID：指出目前作為主時脈（Grandmaster clock）的 PTP 裝置之時脈 ID。
• PtpServoStatus：指出時脈伺服器的狀態，即 PTP 時脈同步的狀態。如果狀態為 Locked，則目前裝置的時脈已成功與主時脈同步。在所有其他情況下，狀態為 Unknown.

外部連結#

• 端對端與點對端（時間同步部落格）
• Hybrid Mode PTP：混合多播與單播（時間同步部落格）
• IEEE 1588-2008 規範（IEEE 標準協會）
• 單步還是雙步？（時間同步部落格）
• Precision Time Protocol（維基百科）
• 白皮書：同步與即時：GigE 網路中的多鏡頭應用（Basler）

範例程式碼#

ace 相機#

// ** 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.

您也可以使用 pylon Viewer 來輕鬆設定參數。