一種機載網絡ieee1588協(xié)議主從時鐘端口同步方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種機載網絡IE邸1588協(xié)議主從時鐘端口同步方法，屬于網絡化機 載測試領域。
【背景技術】
[0002] 在新一代網絡化通用機載測試系統(tǒng)中，為了提高數(shù)據(jù)采集設備之間的時間同步 精度，采用IEEE1588精密時間同步協(xié)議，為實現(xiàn)高精度、高同步性測試提供技術保障。 IEEE1588定義了一個能夠在測量和控制系統(tǒng)中實現(xiàn)高精度時鐘同步的協(xié)議一精確時間 協(xié)議（簡稱PT巧。PTP集成了網絡通信、本地計算和分布式對象等技術，適用于所有支持多 播的局域網進行通訊的分布式系統(tǒng)，特別適合于W太網。它能夠使系統(tǒng)中各類不同精度的 時間同步起來，利用最小的網絡和本地計算資源，使系統(tǒng)達到亞微級的同步精度。IE邸1588 協(xié)議中的主時鐘節(jié)點是PTP域的最優(yōu)時鐘節(jié)點，用來對PTP域的其他時鐘節(jié)點的時鐘進行 時間同步。主時鐘節(jié)點由事件接口、普通接口、時間戳標注單元、本地時鐘、PTP協(xié)議引擎、 時鐘數(shù)據(jù)集和端口數(shù)據(jù)集組成。
[0003] 目前IE邸1588協(xié)議的可W采用支持IE邸1588協(xié)議的專用硬件電路實現(xiàn)，也可W 采用軟件實現(xiàn)。但是在機載網絡化測試系統(tǒng)中，現(xiàn)有支持IEEE1588協(xié)議的專用硬件和軟件 均不能滿足系統(tǒng)的速度和同步精度要求。
[0004] 由于支持IE邸1588協(xié)議的網絡化機載測試系統(tǒng)在國內屬于首次，而國外關 于IEEE1588協(xié)議的實現(xiàn)方法和資料對我國封鎖嚴密，因此，在機載網絡環(huán)境下采用支持 IEEE1588協(xié)議的主從時鐘端口同步方法來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集設備之間的高精度時間同步。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明主要是一種機載網絡IE邸1588協(xié)議主從時鐘端口同步方法，來解決現(xiàn)有 網絡化機載測試系統(tǒng)精密時間同步問題。
[0006] IE邸1588協(xié)議主從時鐘包括上行解析單元、PTP消息處理單元、下行封裝單元、 PTP時標單元、處理器單元。本發(fā)明提到的部分概念的解釋如下：
[0007] 上行解析單元的任務是：對MAC接收的報文進行檢測，判斷是否為PTP報文（讀取 數(shù)據(jù)包頭中目的MC地址，判斷是否為PTP協(xié)議規(guī)定固定的MC地址，若為PTP協(xié)議規(guī)定固 定的MC地址，說明接收到是一個PTP報文），若是，則進行IP效驗和UDP效驗，進行報文解 析和提取報文中的時間戳，將時間戳送往PTP消息產生單元或控制單元的處理器；否則，將 報文直接送往交換單元。
[000引 PTP消息處理單元的主要功能包括；根據(jù)PTP組包命令產生同步（Sync)報文、延 遲響應值elay_Resp)報文、延遲請求值elay_Req)報文等消息的IE邸1588凈核部分，并攜 帶MC層和IP層的相關信息，一起送到下行封裝單元中。
[0009] 下行封裝單元的主要任務是把PTP消息產生單元發(fā)送來的IE邸1588凈核，按照時 鐘包的模版進行封裝，并完成UDP效驗和IP效驗。
[0010] PTP時標單元的主要任務包括；一是完成PTP事件報文（Sync和Delay_Req)的檢 巧Ij，二是在PTP事件報文離開、到達使終端口的時刻時間戳標注。
[0011] 處理器單元主要是完成時間戳計算，時鐘單元與本地控制單元的CPU、DAC、VCXO 構成鎖相環(huán)調整本地時鐘的頻率，同時時鐘單元根據(jù)CPU下發(fā)的調整值調整調整本地時 鐘的相位，最終使本地時鐘的時間脈沖計數(shù)器跟蹤主時鐘的時間脈沖計數(shù)器即達到時間同 步。
[0012] MC硬核分為發(fā)送和接收兩部分，其基本功能是：將MC子層形成的數(shù)據(jù)頓轉換成 4bit或Sbit的并行比特流發(fā)送到物理層，將從物理層接收4bit或Sbit的并行比特流將其 轉換成MC子層的數(shù)據(jù)頓，并對數(shù)據(jù)頓進行CRC校驗。
[0013] 本發(fā)明機載網絡IE邸1588協(xié)議主從時鐘端口同步方法，步驟如下：
[0014] (1)下行封裝單元根據(jù)軟件配置的發(fā)包頻率，即間隔，并按照該間隔依次判斷軟件 配置在內部存儲器的每個時鐘的有效標志位，如有效，則讀取存儲器中該時鐘的相關信息 如MC地址、IP地址、UDP端口號，組包并記錄此刻的時間作為發(fā)送時間戳，將該時間戳也組 入包中，通過MC硬核發(fā)送同步（Sync)報文到物理層，同時PTP時標單元記錄同步（Sync) 報文離開GMII/MII接口時間戳tl ;
[0015] (2)?了？消息處理單元把時間戳*1打包在跟隨（。〇11〇*_化）消息，通過下行封裝單 元和MC硬核發(fā)送到從屬時鐘端口；
[001引 0)MAC硬核接收來自從屬時鐘的延遲請求Oelay-Req) *良文，同時FTP時標單 元記錄延遲請求值elay_Req)報文到達GMII/MII接口時間戳t4,把接收進來的延遲請求 值elay_Req)報文傳遞到上行解析單元，解析完成后通知PTP消息產生單元產生延遲響應 (Delay_Resp)報文，并在下行封裝單元對該消息進行封裝并記錄延遲響應值elay_Resp) 報文的發(fā)送時間戳，把送兩個時間戳tl和t4都打包在延遲響應值elay_Resp)報文消息中 發(fā)送到從屬時鐘。
[0017] (4) MC硬核接收本PTP域的主時鐘端口發(fā)來的同步（Sync)報文，同時PTP時標單 元記錄同步（Sync)報文到達GMII/MII接口時間戳t2,把t2上報本地控制單元中的處理器 單元；
[0018] (5)MAC硬核接收本PTP域的主時鐘端口發(fā)來的跟隨（Follow-Up)報文，把接收進 來的跟隨（FollowJJp)報文上傳到上行解析單元，提取跟隨（FollowJJp)報文包含的時間 戳tl,把tl上報本地控制單元中的處理器單元；
[001引 （6)由下行封裝單元組延遲請求值elay_Req)報文，并由MC硬核發(fā)送給本PTP域 的主時鐘端口，同時PTP時標單元記錄延遲請求值elay_Req)報文離開GMII/MII接口的時 間戳t3 ;
[0020] (7)MC硬核接收本PTP域的主時鐘端口發(fā)來的延遲響應值elay_Resp)報文，把接 收進來的報文上傳到上行解析單元，提取延遲響應值elay_Resp)報文包含的時間戳t4,把 t4上報本地控制單元中的處理器單元；
[0021] 做處理器單元根據(jù)4個時間戳計算出主、從時鐘的頻率差值Af和時間偏差 offset,時鐘單元與本地控制單元的CPU、DAC、VCXO構成鎖相環(huán)調整本地時鐘的頻率，同時 時鐘單元根據(jù)CPU下發(fā)的調整值調整本地時鐘的相位，最終使本地時鐘的時間脈沖計數(shù)器 跟蹤主時鐘的時間脈沖計數(shù)器即達到時間同步。
【附圖說明】
[0022] 附圖1為IE邸1588協(xié)議主時鐘端口框圖；
[0023] 附圖2為IE邸1588協(xié)議從時鐘端口框圖；
[0024] 附圖3為主、從時鐘頻率同步過程的示意圖；
[00巧]附圖4為主、從時鐘的時間差估計過程示意圖。
【具體實施方式】
[0026] IE邸1588協(xié)議主從時鐘包括上行解析單元、PTP消息處理單元、下行封裝單元、 PTP時標單元、處理器單元（參見圖1和圖2)。
[0027] 本發(fā)明IE邸1588協(xié)議主從時鐘同步方法具體步驟如下：
[0028] (1)下行封裝單元根據(jù)軟件配置的發(fā)包頻率，即間隔，并按照該間隔依次判斷軟件 配置在內部存儲器的每個時鐘的有效標志位，如有效，則讀取存儲器中該時鐘的相關信息 如MC地址、IP地址、UDP端口號，組包并記錄此刻的時間作為發(fā)送時間戳，將該時間戳也組 入包中，通過MAC硬核發(fā)送同步（Sync)報文到物理層，同時PTP時標單元記錄同步（Sync) 報文離開GMII/MII接