[发明专利]一种时间触发以太网透传时钟精确测量系统及方法

说明书

一种时间触发以太网透传时钟精确测量系统及方法，测量架构包括本地时钟控制模块、时间同步状态机模块、PCF帧发送调度模块、物理层数据帧发送侦听模块、物理层数据帧接收侦听模块，对透传时钟值进行精确测量，包含物理层延迟开销、MAC层延迟开销以及MAC层和物理层之间的硬件延迟开销，通过增加相应的硬件电路记录相应的时间点进行精确测量，最终获取精确的透传时钟值。

技术领域

本发明涉及一种时间触发以太网透传时钟精确测量系统及方法，属于时间触发以太网技术研究领域。

背景技术

在时间触发以太网系统研制过程中，端系统和交换机通过交互协议控制帧(PCF)实现系统内的时间同步，PCF帧的交互需实现时间同步固化函数，在时间固化函数计算固化时间点时，需要用到数据帧在数据链路上的时间延迟信息，称为透传时钟。高精度的透传时钟是构建高精度时间同步系统的基础，透传时钟如果产生较大偏差，会导致整个时间触发以太网系统同步精度降低，对系统可靠性造成严重影响。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，现有透传时钟测量方法容易产生较大偏差，以导致时间触发以太网系统同步精度降低的问题，提出了一种时间触发以太网透传时钟精确测量系统及方法。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种时间触发以太网透传时钟精确测量系统，包括本地时钟控制模块、时间同步状态机模块、PCF帧发送调度模块、物理层数据帧发送侦听模块、物理层数据帧接收侦听模块，其中：

本地时钟控制模块，用于维护本地时间，以纳秒级时间颗粒度计算高精度本地时间；

时间同步状态机模块，实现时间同步协议，控制MAC层及物理层的PCF帧发送及接收，并根据MAC层及物理层的PCF帧发送时间点信息计算MAC层数据帧发送延迟、物理层数据帧发送延迟，并根据所得数据计算透传时钟值；

PCF帧发送调度模块，侦听时间同步状态机模块发出的MAC层PCF帧发送信号，记录MAC层的PCF帧发送时间点信息；

物理层数据帧发送侦听模块：侦听PCF帧发送调度模块发出的物理层PCF帧发送信号，将当前本地时间写入发送时间点寄存器后获取物理层的PCF帧发送时间点信息，用于发送延迟的计算，同时生成数据帧接收有效信号；

物理层数据帧接收侦听模块，侦听物理层提供的数据帧接收有效信号，记录物理层接收处理时延。

PCF帧发送调度模块侦听时间同步状态机模块发出的MAC层的PCF帧信号，将当前本地时间Sys_clk写入派发时间点寄存器，获取MAC层的PCF帧发送时间点信息dispatch_pit_reg，用于计算发送延迟。

物理层数据帧发送侦听模块侦听物理层的PCF帧信号，将当前本地时间Sys_clk写入发送时间点寄存器，获取物理层的PCF帧发送时间点信息send_pit_reg，用于发送延迟的计算。

物理层数据帧接收侦听模块侦听物理层数据帧发送侦听模块输出的数据帧接收有效信号ETH_RX_DV，将当前本地时间Sys_clk写入接收时间点寄存器获取物理层侦听接收时间信息recv_pit_reg，用于物理层处理延迟的计算。

透传时钟值的动态捕获过程中，透传时钟值计算公式具体为：

transparent_delay＝send_delay+phy_delay；

式中，send_delay为MAC层数据帧发送延迟、phy_delay为物理层数据帧发送延迟。

MAC层的数据帧发送延迟send_delay计算公式具体为：

send_delay＝send_pit_reg-dispatch_pit_reg。