分布式系统被广泛应用于各种通信、测控以及探测系统中。随着应用领域的拓展,工程应用中分布系统对时钟的同步精度要求日益提高。传统的NTP（Network Time Protocol,网络时间协议）实现简单,但同步精度仅为毫秒级。卫星授时技术可实现高精度同步,但实现成本昂贵且设备安装受到环境限制。IEEE1588协议由于通用性好,性价比高是分布式系统中主流的时钟同步协议。然而协议只规定了基本的时钟同步算法,在一些时间敏感网络中,往往不能达到系统对同步精度的要求。为此,本文深入研究IEEE1588协议的同步原理,分析了同步误差的来源,提出了时钟同步改进算法,分别采用纯软件和软硬件协同方式实现了时钟同步技术,达到了微秒量级和纳秒量级的时钟同步精度,具体工作如下。首先,在纯软件实现方法中,针对报文在协议栈间传递时的抖动时延和CPU中断处理时延以及晶振的频率漂移所引起的时钟同步误差问题,建立了相应的数学分析模型,提出了一种基于卡尔曼滤波的模糊自适应PI时钟同步误差修正算法。实验结果表明,该算法在利用卡尔曼滤波获得时钟偏差估计值的基础上,通过引入模糊自适应PI控制器对偏差进行补偿,能够有效地抑制时钟同步误差,并使得时钟同步精度达到微秒级,同时提高了从时钟的响应速度。其次,为了进一步提高时钟同步精度,采用FPGA+ARM的软硬件协同实现方式,在GMII（Gigabit Media Independent Interface,吉比特介质独立接口）接口处加盖并获取时间戳信息,屏蔽掉协议栈的抖动时延。通过对协议同步模型的分析,设计了从时钟的实时时钟调节模块,并通过FPGA实现了高精度的可调谐时钟;同时在系统驱动层开发了设备驱动程序,保证了同步系统的正常运行。最后,在软硬件协同实现时钟同步的基础上,针对报文传输时延不对称所引起的时钟同步误差进行了研究。通过研究,提出了一种用于筛除非正常数据包的二次过滤算法。通过使用示波器观察主从时钟的秒脉冲信号偏差,统计分析了各项指标。实验结果表明,该方法能够有效地抑制由传输时延所引起的同步误差,实现纳秒级的时钟同步精度,满足智能变电站、5G业务对时钟同步精度的需求,具有较强的工程应用前景。本文针对在实际环境运行中影响时钟同步精度的因素,提出了用纯软件和软硬件协同的方式完成了时钟同步技术,该方法具有重要的理论意义和实际应用价值。