[发明专利]执行PHY级硬件时间戳和时间同步的装置、方法和微控制器

说明书

本发明提供了一种微控制器，该微控制器包括分组匹配电路、硬件定时器电路和处理器。该分组匹配电路被配置为将接收的分组的内容与该微控制器匹配，并且识别分组是否已被接收。该硬件定时器电路被配置为基于来自该分组匹配电路的同步分组已被匹配的信号来提供同步时间戳，并且基于来自该分组匹配电路的在接收到该同步分组之后后续分组已被匹配的信号来提供后续时间戳。该处理器被配置为基于该同步时间戳和该后续时间戳来调整时钟基础以确定同步时钟基础。

优先权

本申请要求2018年6月14日提交的美国临时专利申请号62/684,806的优先权，该申请的内容据此全文并入。

技术领域

本公开涉及用于联网通信的装置和方法，并且更具体地涉及在成本优化的环境和基于分组的网络中执行PHY级硬件时间戳和时间同步。

背景技术

10BASE-T1S(10SPE)是目前正在修订和开发的提议标准。10SPE定义了以太网局域网、接入局域网和城域网。以太网以选定的操作速度运行；并使用公用媒体访问控制(MAC)规范和管理信息库(MIB)。具有冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)MAC协议指定共享介质(半双工)操作以及全双工操作。特定速度的媒体独立接口(MII)向所选的物理层实体(PHY)提供架构和可选的具体实施接口。PHY对用于传输的帧进行编码，并且以针对操作速度、传输介质和支持链路长度指定的调制对接收的帧进行解码。其他指定的能力包括：控制和管理协议，以及通过所选择的双绞线PHY类型提供电力。

10SPE指定对IEEE 802.3的添加和适当修改，以在单个平衡双绞线铜缆上添加10Mb/s PHY规范和操作管理参数，以及相关的可选电源供应。

分布式系统(诸如由IEEE 802.1AS(gPTP)和IEEE 1588(精确时间协议：PTP)定义的那些系统)中的时钟的时间同步需要使用专用硬件来实现高精度操作。这些操作可包括维持准确的时钟和时间戳分组。当前的解决方案为微控制器单元(MCU)提供专用以太网MAC单元，一旦帧通过MAC，该专用以太网MAC单元便以MAC级执行分组的时间戳。

发明内容

在一些实施方案中，装置包括分组匹配电路、硬件定时器电路和处理器。分组匹配电路被配置为将接收的分组的内容与装置匹配，并且识别分组是否已被接收。硬件定时器电路被配置为基于来自分组匹配电路的同步分组已被匹配的信号来提供同步时间戳，并且基于来自分组匹配电路的在接收到同步分组之后后续分组已被匹配的信号来提供后续时间戳。处理器被配置为基于同步时间戳和后续时间戳来调整时钟基础以确定同步时钟基础。

在其他实施方案中，方法包括利用分组匹配电路将接收的分组的内容与微控制器匹配，以及识别分组是否已被接收。该方法还可包括利用硬件定时器电路，基于来自分组匹配电路的同步分组已被匹配的信号来提供同步时间戳，以及基于来自分组匹配电路的在接收到同步分组之后后续分组已被匹配的信号来提供后续时间戳。该方法还可包括利用处理器基于同步时间戳和后续时间戳来调整时钟基础以确定同步时钟基础。

在其他实施方案中，微控制器包括分组匹配电路、硬件定时器电路和处理器。分组匹配电路被配置为将接收的分组的内容与微控制器匹配，并且识别分组是否已被接收。硬件定时器电路被配置为基于来自分组匹配电路的同步分组已被匹配的信号来提供同步时间戳，并且基于来自分组匹配电路的在接收到同步分组之后后续分组已被匹配的信号来提供后续时间戳。处理器被配置为基于同步时间戳和后续时间戳来调整时钟基础以确定同步时钟基础。

附图说明

图1是根据本公开的实施方案的示例性10SPE网络的图示。

图2示出了根据本公开的实施方案的网络控制器中的PHY和MCU的操作的更详细视图。

图3示出了根据本公开的实施方案的应用于同步事件消息的匹配图案。