IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)交換機(jī)的設(shè)計與實現(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,越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域需要使用精確的時鐘同步技術(shù)。目前,以太網(wǎng)中實現(xiàn)時鐘同步的協(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)時間同步協(xié)議,但是其對時精度較低。IEEE1588協(xié)議是為測量和自動化控制領(lǐng)域提供更高的時間同步精度而提出的一種高精度網(wǎng)絡(luò)時鐘同步協(xié)議。IEEE1588協(xié)議時間同步精度最高可達(dá)到亞微秒級,但當(dāng)通信線路中包含交換機(jī)后會影

2、響通信路徑時延的對稱性,使時鐘同步精度降低。為解決這一問題,IEEE1588協(xié)議引入了邊界時鐘和透明時鐘的概念。通過邊界時鐘或透明時鐘,可以有效消除交換機(jī)等多口網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時延對授時精度的影響。
　　本文的任務(wù)是設(shè)計一款支持透明時鐘的以太網(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)議對時原理以及IEEE1588協(xié)議報文的結(jié)構(gòu)和特點;然后比較了兩種硬件時間標(biāo)記的方法以及邊界時鐘和透明時鐘的不同,對系統(tǒng)設(shè)計方

3、案進(jìn)行選擇;最后完成系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計,其中硬件主要包括數(shù)據(jù)交換部分、時間標(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;時間標(biāo)記部分通過FPGA芯片實現(xiàn)。系統(tǒng)軟件主要包括時間標(biāo)記與報文修改邏輯程序與上位機(jī)測試程序。
　　本文還對所設(shè)計的系統(tǒng)進(jìn)行了初步的測試,包括數(shù)據(jù)交換功能測試、硬件時間標(biāo)記測試以及報文滯留時間測試。測試表明交換機(jī)可進(jìn)行基本的數(shù)據(jù)交換,并能正確對IEEE1588