IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)交換機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展和數(shù)字化技術(shù)的廣泛應(yīng)用,越來(lái)越多的應(yīng)用領(lǐng)域需要使用精確的時(shí)鐘同步技術(shù)。目前,以太網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步的協(xié)議主要有NTP協(xié)議、SNTP協(xié)議和IEEE1588協(xié)議。NTP協(xié)議和SNTP協(xié)議是目前應(yīng)用最多的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步協(xié)議,但是其對(duì)時(shí)精度較低。IEEE1588協(xié)議是為測(cè)量和自動(dòng)化控制領(lǐng)域提供更高的時(shí)間同步精度而提出的一種高精度網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步協(xié)議。IEEE1588協(xié)議時(shí)間同步精度最高可達(dá)到亞微秒級(jí),但當(dāng)通信線路中包含交換機(jī)后會(huì)影

2、響通信路徑時(shí)延的對(duì)稱性,使時(shí)鐘同步精度降低。為解決這一問(wèn)題,IEEE1588協(xié)議引入了邊界時(shí)鐘和透明時(shí)鐘的概念。通過(guò)邊界時(shí)鐘或透明時(shí)鐘,可以有效消除交換機(jī)等多口網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時(shí)延對(duì)授時(shí)精度的影響。
　　本文的任務(wù)是設(shè)計(jì)一款支持透明時(shí)鐘的以太網(wǎng)交換機(jī),主要做了如下工作:首先分析了交換機(jī)的工作原理、IEEE1588協(xié)議對(duì)時(shí)原理以及IEEE1588協(xié)議報(bào)文的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn);然后比較了兩種硬件時(shí)間標(biāo)記的方法以及邊界時(shí)鐘和透明時(shí)鐘的不同,對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方

3、案進(jìn)行選擇;最后完成系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì),其中硬件主要包括數(shù)據(jù)交換部分、時(shí)間標(biāo)記部分和電源部分。數(shù)據(jù)交換部分主要由交換機(jī)控制芯片RTL8308B和物理層芯片RTL8204B組成;時(shí)間標(biāo)記部分通過(guò)FPGA芯片實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)軟件主要包括時(shí)間標(biāo)記與報(bào)文修改邏輯程序與上位機(jī)測(cè)試程序。
　　本文還對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行了初步的測(cè)試,包括數(shù)據(jù)交換功能測(cè)試、硬件時(shí)間標(biāo)記測(cè)試以及報(bào)文滯留時(shí)間測(cè)試。測(cè)試表明交換機(jī)可進(jìn)行基本的數(shù)據(jù)交換,并能正確對(duì)IEEE1588