一种机载网络ieee1588协议主从时钟端口同步方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种机载网络IE邸1588协议主从时钟端口同步方法，属于网络化机 载测试领域。
【背景技术】
[0002] 在新一代网络化通用机载测试系统中，为了提高数据采集设备之间的时间同步 精度，采用IEEE1588精密时间同步协议，为实现高精度、高同步性测试提供技术保障。 IEEE1588定义了一个能够在测量和控制系统中实现高精度时钟同步的协议一精确时间 协议（简称PT巧。PTP集成了网络通信、本地计算和分布式对象等技术，适用于所有支持多 播的局域网进行通讯的分布式系统，特别适合于W太网。它能够使系统中各类不同精度的 时间同步起来，利用最小的网络和本地计算资源，使系统达到亚微级的同步精度。IE邸1588 协议中的主时钟节点是PTP域的最优时钟节点，用来对PTP域的其他时钟节点的时钟进行 时间同步。主时钟节点由事件接口、普通接口、时间戳标注单元、本地时钟、PTP协议引擎、 时钟数据集和端口数据集组成。
[0003] 目前IE邸1588协议的可W采用支持IE邸1588协议的专用硬件电路实现，也可W 采用软件实现。但是在机载网络化测试系统中，现有支持IEEE1588协议的专用硬件和软件 均不能满足系统的速度和同步精度要求。
[0004] 由于支持IE邸1588协议的网络化机载测试系统在国内属于首次，而国外关 于IEEE1588协议的实现方法和资料对我国封锁严密，因此，在机载网络环境下采用支持 IEEE1588协议的主从时钟端口同步方法来实现数据采集设备之间的高精度时间同步。
【发明内容】
[0005] 本发明主要是一种机载网络IE邸1588协议主从时钟端口同步方法，来解决现有 网络化机载测试系统精密时间同步问题。
[0006] IE邸1588协议主从时钟包括上行解析单元、PTP消息处理单元、下行封装单元、 PTP时标单元、处理器单元。本发明提到的部分概念的解释如下：
[0007] 上行解析单元的任务是：对MAC接收的报文进行检测，判断是否为PTP报文（读取 数据包头中目的MC地址，判断是否为PTP协议规定固定的MC地址，若为PTP协议规定固 定的MC地址，说明接收到是一个PTP报文），若是，则进行IP效验和UDP效验，进行报文解 析和提取报文中的时间戳，将时间戳送往PTP消息产生单元或控制单元的处理器；否则，将 报文直接送往交换单元。
[000引 PTP消息处理单元的主要功能包括；根据PTP组包命令产生同步（Sync)报文、延 迟响应值elay_Resp)报文、延迟请求值elay_Req)报文等消息的IE邸1588净核部分，并携 带MC层和IP层的相关信息，一起送到下行封装单元中。
[0009] 下行封装单元的主要任务是把PTP消息产生单元发送来的IE邸1588净核，按照时 钟包的模版进行封装，并完成UDP效验和IP效验。
[0010] PTP时标单元的主要任务包括；一是完成PTP事件报文（Sync和Delay_Req)的检 巧Ij，二是在PTP事件报文离开、到达使终端口的时刻时间戳标注。
[0011] 处理器单元主要是完成时间戳计算，时钟单元与本地控制单元的CPU、DAC、VCXO 构成锁相环调整本地时钟的频率，同时时钟单元根据CPU下发的调整值调整调整本地时 钟的相位，最终使本地时钟的时间脉冲计数器跟踪主时钟的时间脉冲计数器即达到时间同 步。
[0012] MC硬核分为发送和接收两部分，其基本功能是：将MC子层形成的数据顿转换成 4bit或Sbit的并行比特流发送到物理层，将从物理层接收4bit或Sbit的并行比特流将其 转换成MC子层的数据顿，并对数据顿进行CRC校验。
[0013] 本发明机载网络IE邸1588协议主从时钟端口同步方法，步骤如下：
[0014] (1)下行封装单元根据软件配置的发包频率，即间隔，并按照该间隔依次判断软件 配置在内部存储器的每个时钟的有效标志位，如有效，则读取存储器中该时钟的相关信息 如MC地址、IP地址、UDP端口号，组包并记录此刻的时间作为发送时间戳，将该时间戳也组 入包中，通过MC硬核发送同步（Sync)报文到物理层，同时PTP时标单元记录同步（Sync) 报文离开GMII/MII接口时间戳tl ;
[0015] (2)?了？消息处理单元把时间戳*1打包在跟随（。〇11〇*_化）消息，通过下行封装单 元和MC硬核发送到从属时钟端口；
[001引 0)MAC硬核接收来自从属时钟的延迟请求Oelay-Req) *良文，同时FTP时标单 元记录延迟请求值elay_Req)报文到达GMII/MII接口时间戳t4,把接收进来的延迟请求 值elay_Req)报文传递到上行解析单元，解析完成后通知PTP消息产生单元产生延迟响应 (Delay_Resp)报文，并在下行封装单元对该消息进行封装并记录延迟响应值elay_Resp) 报文的发送时间戳，把送两个时间戳tl和t4都打包在延迟响应值elay_Resp)报文消息中 发送到从属时钟。
[0017] (4) MC硬核接收本PTP域的主时钟端口发来的同步（Sync)报文，同时PTP时标单 元记录同步（Sync)报文到达GMII/MII接口时间戳t2,把t2上报本地控制单元中的处理器 单元；
[0018] (5)MAC硬核接收本PTP域的主时钟端口发来的跟随（Follow-Up)报文，把接收进 来的跟随（FollowJJp)报文上传到上行解析单元，提取跟随（FollowJJp)报文包含的时间 戳tl,把tl上报本地控制单元中的处理器单元；
[001引 （6)由下行封装单元组延迟请求值elay_Req)报文，并由MC硬核发送给本PTP域 的主时钟端口，同时PTP时标单元记录延迟请求值elay_Req)报文离开GMII/MII接口的时 间戳t3 ;
[0020] (7)MC硬核接收本PTP域的主时钟端口发来的延迟响应值elay_Resp)报文，把接 收进来的报文上传到上行解析单元，提取延迟响应值elay_Resp)报文包含的时间戳t4,把 t4上报本地控制单元中的处理器单元；
[0021] 做处理器单元根据4个时间戳计算出主、从时钟的频率差值Af和时间偏差 offset,时钟单元与本地控制单元的CPU、DAC、VCXO构成锁相环调整本地时钟的频率，同时 时钟单元根据CPU下发的调整值调整本地时钟的相位，最终使本地时钟的时间脉冲计数器 跟踪主时钟的时间脉冲计数器即达到时间同步。
【附图说明】
[0022] 附图1为IE邸1588协议主时钟端口框图；
[0023] 附图2为IE邸1588协议从时钟端口框图；
[0024] 附图3为主、从时钟频率同步过程的示意图；
[00巧]附图4为主、从时钟的时间差估计过程示意图。
【具体实施方式】
[0026] IE邸1588协议主从时钟包括上行解析单元、PTP消息处理单元、下行封装单元、 PTP时标单元、处理器单元（参见图1和图2)。
[0027] 本发明IE邸1588协议主从时钟同步方法具体步骤如下：
[0028] (1)下行封装单元根据软件配置的发包频率，即间隔，并按照该间隔依次判断软件 配置在内部存储器的每个时钟的有效标志位，如有效，则读取存储器中该时钟的相关信息 如MC地址、IP地址、UDP端口号，组包并记录此刻的时间作为发送时间戳，将该时间戳也组 入包中，通过MAC硬核发送同步（Sync)报文到物理层，同时PTP时标单元记录同步（Sync) 报文离开GMII/MII接