docs/pps.adoc

   1 = Pulse-Per-Second (PPS) Signal Interfacing
   2 include::include-html.ad[]
   3
   4 [cols="10%,90%",frame="none",grid="none",style="verse"]
   5 |==============================
   6 |image:pic/alice32.gif[]|
   7 {millshome}pictures.html[from 'Alice's Adventures in Wonderland', Lewis Carroll]
   8
   9 Alice is trying to find the PPS signal connector.
  10
  11 |==============================
  12
  13 == Related Links
  14
  15 include::includes/misc.adoc[]
  16
  17 == Table of Contents
  18
  19 * link:#intro[Introduction]
  20 * link:#opsys[Operating System Support]
  21 * link:#use[Using the Pulse-per-Second (PPS) Signal]
  22
  23 '''''
  24
  25 [[intro]]
  26 == Introduction
  27
  28 Most conventional time sources (radio clocks and GPSes) are connected
  29 using a serial or USB port operating at speeds of 9600 bps. The
  30 accuracy using typical clock-radio timecode formats, where the on-time
  31 epoch is indicated by a designated ASCII character such as
  32 carriage-return +<cr>+, is normally limited to 100 &mu;s; NMEA streams
  33 from GPSes have a similar limit.  Some are worse; the SiRF line of
  34 consumer-grade GPSes, for example, has a long-period wander of over
  35 100 ms.
  36
  37 Using carefully crafted averaging techniques, the NTP algorithms can
  38 whittle this down to a few tens of microseconds. However, some time
  39 sources produce a pulse-per-second (PPS) signal which can be used to
  40 improve the accuracy to a few microseconds. This page describes the
  41 hardware and software necessary for ntpd to use the PPS signal.
  42
  43 The simplest way to collect a PPS signal is from a GPS over a serial
  44 handshake pin, typically DCD; Linux supports this.  On FreeBSD systems
  45 (with the PPS_SYNC and pps kernel options) it can be connected
  46 directly to the ACK pin of a parallel port. Clock radios are more
  47 complicated; their PPS signal levels are usually incompatible with
  48 serial port interface signals.  Note that NTPsec no
  49 longer supports connection via the RD pin of a serial port.
  50
  51 [[opsys]]
  52 == Operating System Support
  53
  54 Both the serial and parallel port connection require operating system
  55 support, which is available in a few operating systems, including
  56 FreeBSD, Linux, and Solaris.  The kernel interface described on the
  57 link:kernpps.html[PPSAPI Interface for Precision Time Signals] page is
  58 the only interface currently supported. Older PPS interfaces based on
  59 the +ppsclock+ and +tty_clk+ streams modules are no longer supported.
  60 The interface consists of the +timepps.h+ header file, which should be
  61 in the /usr/include/ or /usr/include/sys directory of your file
  62 system.
  63
  64 == PPS Driver
  65
  66 PPS support is built into some drivers, in particular the NMEA
  67 driver, and may be added to other drivers in future.  Alternatively,
  68 the PPS driver described on the link:driver_pps.html[PPS Clock
  69 Discipline] page can be used. It operates in conjunction with another
  70 source that provides seconds numbering. The selected source is
  71 designated as a 'prefer peer' using the +prefer+ option, as described on
  72 the link:prefer.html[Mitigation Rules and the +prefer+ Keyword]
  73 page. The prefer peer is ordinarily the radio clock that provides the
  74 PPS signal, but in principle another radio clock or even a remote
  75 Internet server could be designated preferred. Note that the +pps+
  76 configuration command has been obsoleted by this driver.
  77
  78 [[use]]
  79 == Using the Pulse-per-Second (PPS) Signal
  80
  81 The PPS signal can be used in three ways: using the NTP
  82 grooming and mitigation algorithms, or using the kernel PPS
  83 signal support described in the link:kern.html[Kernel Model for
  84 Precision Timekeeping] page, or via the shared-memory interface. The presence
  85 of  kernel support is automatically detected during the NTP build process and
  86 supporting code automatically compiled. Regardles of mechanism, the PPS signal
  87 must be present and within nominal jitter and wander tolerances. Additionally,
  88 the prefer peer must be a truechimer; that is, survive the sanity checks and
  89 intersection algorithm. Finally, the offset of the system clock relative
  90 to the prefer peer must be within ±0.4 s. The kernel maintains a
  91 watchdog timer for the PPS signal; if the signal has not been heard or
  92 is out of tolerance for more than some interval, currently two minutes,
  93 the kernel discipline is disabled and operation continues as if it were
  94 not present.
  95
  96 An option flag in the driver determines whether the NTP algorithms, the
  97 kernel support, or the shared-memory interface is enabled (depending upon
  98 availability). For historical reasons, the NTP algorithms are selected by
  99 default, since performance is generally better when using older, slower
 100 systems. However, performance is generally better with kernel support or
 101 shared-memory support when using newer, faster systems.
 102
 103 '''''
 104
 105 include::includes/footer.adoc[]