IEEE1588標準交換機的設計與實現(xiàn).pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展和數(shù)字化技術的廣泛應用,越來越多的應用領域需要使用精確的時鐘同步技術。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)議是目前應用最多的網(wǎng)絡時間同步協(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域提供更高的時間同步精度而提出的一種高精度網(wǎng)絡時鐘同步協(xié)議。IEEE1588協(xié)議時間同步精度最高可達到亞微秒級,但當通信線路中包含交換機后會影

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等多口網(wǎng)絡設備時延對授時精度的影響。
　　本文的任務是設計一款支持透明時鐘的以太網(wǎng)交換機,主要做了如下工作:首先分析了交換機的工作原理、IEEE1588協(xié)議對時原理以及IEEE1588協(xié)議報文的結構和特點;然后比較了兩種硬件時間標記的方法以及邊界時鐘和透明時鐘的不同,對系統(tǒng)設計方

3、案進行選擇;最后完成系統(tǒng)的軟硬件設計,其中硬件主要包括數(shù)據(jù)交換部分、時間標記部分和電源部分。數(shù)據(jù)交換部分主要由交換機控制芯片RTL8308B和物理層芯片RTL8204B組成;時間標記部分通過FPGA芯片實現(xiàn)。系統(tǒng)軟件主要包括時間標記與報文修改邏輯程序與上位機測試程序。
　　本文還對所設計的系統(tǒng)進行了初步的測試,包括數(shù)據(jù)交換功能測試、硬件時間標記測試以及報文滯留時間測試。測試表明交換機可進行基本的數(shù)據(jù)交換,并能正確對IEEE1588