专利名称：自动发送ieee1588协议报文的控制方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成电路领域，特别是涉及一种自动发送IEEE1588协议报文的控制方法及装置。
背景技术：
在通信网络中，以太网以其优越的性价比、广泛的产品及应用、技术成熟度高和可持续演进的高传输速率等优势，已成为通信承载网的主要发展方向。为了适应业务IP化发展的必然趋势，满足不同的业务对同步的不同需求，同步网成为分组交换网中必不可少的一个组成部分。许多业务的正常运行都要求精确时钟同步，即整个网络的各个设备之间的时间或频率差要保持在合理的误差水平内。IEEE1588协议(IEEE制定的1588时间同步协议)是目前解决分组网络时间同步的较佳方案。IEEE1588协议也称为PTP (!decision Time Protocol，精确时间协议)，用于对标准以太网或其他采用多播技术的分布式总线系统中的传感器、执行器以及其他终端设备中的时钟进行亚微秒级同步，其本身可用于设备之间的高精度时钟同步，在IEEE1588 V2 (IEEE制定的1588时间同步协议v2版本)Q008)标准中阐述允许同步化精度到1纳秒， 因此可以使基于以太网的分布式系统达到精确同步。IEEE1588协议的主从时钟同步原理如下PTP协议定义了多种用于精确时间同步的报文类型其中包括同步报文(Sync)、 跟随报文(FolloW_up)、延迟请求报文(Delay_Req)和延迟应答报文(Delay_ReSp)。主时钟定期发送同步报文Sync，如果为两步模式，则会随后发送跟随报文R)llow_Up，并在 Follow_Up报文中通告同步报文Sync的实际发送时间Tl ；如果为单步模式，则在发送的同步报文Sync中即包含了报文实际发送时间Tl，然后从时钟记录同步报文Sync的到达时间 T2，从时钟在T3时刻发送时延请求报文Delay_Req，主时钟记录Delay_Req报文到达时间 T4,并将时间T4通过延迟应答报文Delay_ReSp发送给从时钟。根据T1、T2、T3和"Γ4，可以计算得到两个时钟之间链路的时延值和时间偏差，据此调整从时钟的时间输出，从而实现主时钟和从时钟的网络时钟同步。传统的使用PTP报文实现主、从同步的原理均是通过主、从时钟之间交互PTP同步报文并记录报文的收发时间，通过计算报文往返的时间差来计算主、从时钟之间的往返总延时，如果网络链路是对称的，即两个方向的传输延时相同，则往返总延时的一半就是单向延时，即为主、从时钟之间的时钟偏差。从时钟按照该偏差来调整本地时间，即可实现其与主时钟的同步。虽然基于ΙΕΕΕ1588协议传统的同步方法可以同时实现频率同步和时间同步，同步精度高，可达亚微秒级，但是存在受限于链路的对称性的缺点，在非对称链路网络场景下该方法的使用效果会受到影响。此外，现有技术中主要都是通过软件实现PTP协议栈结合硬件处理报文时戳的方式完成ΙΕΕΕ1588同步系统。这在处理多业务端口时钟同步系统时， 会随着业务端口数目及业务种类的增加导致CPU响应数目极大增加，从而耗费繁重的CPU负担，这些均会导致系统同步性能降低或产生高昂的CPU成本。再者，现有无线通信的应用场景中，在一些只能够通过PTP报文实现主从同步的设备中，其同步收敛的时间严重受传统方法中软件发送PTP报文速率低的制约，导致主、从时钟同步收敛缓慢。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种自动发送IEEE1588协议报文的控制方法及装置，能够减轻CPU处理同步报文的负荷，加快主、从设备的时钟同步收敛速度。本发明提供的自动发送IEEE1588协议报文的控制方法，包括以下步骤A、主设备通过对应端口内置的硬件自动PTP报文发送引擎，周期性地生成包含预留发送时戳字段和预留发送序列标识ID字段的同步简化报文，经修正序列标识ID值和插入发送时戳时间Tl 后形成同步报文，然后以组播的形式周期发送出去，对应的从设备接收该同步报文并记录接收时戳时间T2 ；B、从设备向主设备发送延迟请求Delay_Req报文，并记录发送时戳时间 T3，主设备接收并解析该Delay_Req报文，记录接收该Delay_Req报文时的接收时戳时间 T4,主设备将T4时戳时间嵌入至延迟应答Delay_ReSp报文中，回复给对应的从设备，从设备收到Delay_ReSp报文后，获得主设备的回复时戳时间信息T4 ；然后根据下列公式计算出线路时延值Delay和主从时钟的时间偏差Offset =Delay =(T2-T1) + (T4-T3)/2 ；Offset =(T2-T1)-(T4-T3)/2。在上述技术方案中，步骤A中所述硬件自动PTP报文发送弓I擎包括自动PTP生成模块、自动PTP发送缓存模块、自动PTP定时器模块、端口 PTP发送缓存模块、端口 MAC发送缓存模块、端口发送仲裁模块和PTP发送参数修正模块，CPU接口将待发送的同步Sync简化报文配置到自动PTP生成模块，将定时发送间隔配置到自动PTP定时器模块，自动PTP生成模块依据配置的定时发送间隔，周期性地将生成的Sync简化报文写入自动PTP发送缓存模块，定时发送间隔时间到时，自动PTP定时器模块则产生自动PTP发送指示信号，自动PTP 发送指示信号在端口发送仲裁模块中产生自动PTP报文发送的仲裁请求，并控制读出自动 PTP发送缓存模块中的Sync简化报文，同时生成自动PTP报文标识指示信号，一起送到PTP 发送参数修正模块进行自动PTP报文的发送参数修正。 在上述技术方案中，所述端口发送仲裁模块对自动PTP发送缓存模块、端口 PTP发送缓存模块和端口 MAC发送缓存模块三者送出的报文发送请求的优先级进行仲裁，仲裁响应机制的优先级设置为自动PTP发送请求>端口 PTP发送请求>端口 MAC发送请求。在上述技术方案中，所述PTP发送参数修正模块包括PTP序列标识处理模块、PTP 链路非对称补偿模块和PTP发送时戳插入模块；当端口发送仲裁模块送来的自动PTP报文标识指示信号有效时，对自动PTP报文插入序列标识ID字段和本地发送时戳；当端口发送仲裁模块送来的端口 PTP报文标识指示信号有效时，则对端口 PTP报文插入本地发送时戳； 当端口发送仲裁模块送来的端口 MAC报文标识指示信号有效时，则不修正MAC报文的参数并透传送出。在上述技术方案中，当PTP发送参数修正模块检测到自动PTP报文标识指示信号有效或端口 PTP报文标识指示信号有效时，实时从时间同步处理模块获得本地的发送时戳时间，然后经PTP链路非对称补偿模块进行非对称补偿处理后，得到本地发送时戳时间，将本地发送时戳时间插入至PTP同步报文后送出。本发明提供的自动发送IEEE1588协议报文的控制装置，它包括PCS接收适配模块、PTP接收时戳提取模块、PTP接收处理模块、PCS发送适配模块、时间同步处理模块和CPU 接口，它还包括PTP发送处理模块和PTP发送参数修正模块，所述PTP发送处理模块用于生成自动PTP发送报文以及对端口 PTP发送报文、自动生成的PTP发送报文、端口 MAC发送缓存的以太网业务报文三者进行仲裁后送至PTP发送参数修正模块；所述PTP发送参数修正模块用于对PTP发送处理模块仲裁处理后送来的报文，根据报文类型指示进行相应的处理或透传送出。在上述技术方案中，所述PTP发送参数修正模块进一步用于当报文类型指示为 PTP报文指示时，则根据PTP报文类型对相应的发送参数进行修正处理；当报文类型指示为 MAC报文指示时，则进行透传送出。在上述技术方案中，所述PTP发送处理模块包括自动PTP生成模块、自动PTP定时器模块、自动PTP发送缓存模块、端口 PTP发送缓存模块、端口 MAC发送缓存模块和端口发送仲裁模块，自动PTP生成模块用于依据CPU接口配置的定时间隔，周期的将生成的同步简化报文写入自动PTP发送缓存模块；自动PTP定时器模块用于启动自动PTP发送定时器并开始按定时间隔进行定时计数，定时间隔时间到则产生自动PTP发送指示信号；自动PTP发送缓存模块用于缓存自动PTP生成模块发来的同步简化报文；端口 PTP发送缓存模块用于控制产生端口 PTP报文标识指示信号，并发送PTP报文；端口 MAC发送缓存模块用于发送端口以太网业务信息；端口发送仲裁模块用于生成自动PTP发送请求指示，以及对自动生成的同步简化报文、端口 PTP发送报文、端口 MAC发送以太网业务报文三者进行仲裁后送至 PTP发送参数修正模块。在上述技术方案中，所述PTP发送参数修正模块包括PTP序列标识处理模块、PTP 链路非对称补偿模块和PTP发送时戳插入模块，PTP序列标识处理模块用于在初始化序列标识ID值的基础上，根据发送的自动同步简化报文数目累加，将累加后的序列标识ID值插入到自动同步简化报文的序列标识ID字段参数位置；PTP链路非对称补偿模块用于根据 CPU接口发来的链路非对称补偿控制配置，对本地发送时戳时间进行链路非对称补偿；PTP 发送时戳插入模块用于从时间同步处理模块获得本地实时的发送时戳，根据传输报文类型进行发送报文的时戳插入或透传送出处理。在上述技术方案中，它还包括GE串并化器、MAC接收模块、MAC接收适配模块、全 /多端口业务调度模块、MAC发送适配模块和MAC发送模块，GE串并化器用于千兆以太网信息的串并化转换；MAC接收模块用于完成以太网GE接口协调子层RS接收和标准以太网 MAC子层接收处理；MAC接收适配模块用于完成以太网接收业务报文的适配处理，并将经过适配处理后的信息送至全/多端口业务调度模块；全/多端口业务调度模块用于对系统设备的所有端口业务信息进行调度管理；MAC发送适配模块用于完成以太网发送业务报文的适配处理，并将经过适配处理后的待发送报文信息发给PTP发送处理模块；MAC发送模块用于完成千兆以太网GE接口协调子层RS发送和标准以太网MAC子层发送处理。与现有技术相比，本发明的优点如下(1)引入发送周期可配置的硬件自动PTP报文发送引擎，结合硬件处理报文时戳的方式实现主、从精确时钟同步系统，在处理全/多端口业务情况下，能够降低CPU处理PTP报文的负担。( 采用CPU配置较小的自动PTP发送定时间隔的控制方式，在进行时钟频率同步校准时，能够提高PTP同步报文的发送速率，在指定时间内按要求发送一定数目的PTP同步报文，加快主、从同步设备的时钟同步收敛，提高IEEE1588同步系统的时钟同步效率。C3)硬件自动PTP报文发送引擎支持最大以背靠背的方式发送自动PTP同步报文， 提高硬件实现IEEE1588精确时钟同步系统的同步报文发送性能，可应用于高性能通信系统传输芯片设计中各种以太网接口间快速精确同步信息的发送。(4)支持CPU配置PTP报文接收流量的控制方式，实现PTP报文接收流量的限流处理和对指定类型PTP报文的滤除处理，用于配合硬件自动PTP报文发送引擎，进一步减轻 CPU处理PTP报文的负担。(5)在内部的硬件实现上所有支持的以太网接口，除支持正常的以太网业务处理外，还支持PTP时钟同步和相位同步的功能。(6)采用了 PTP链路非对称补偿模块，消除了主、从时钟设备之间链路不对称性的影响，提高了主、从设备时钟同步和相位同步的精度。(7)由于自动PTP定时器统一由系统时钟控制定时，因此使设备中支持的各以太网接口时钟同步性能一致，不受各端口时钟频率及接口速率的影响，降低了设备成本。
图1是本发明实施例中IEEE 1588同步系统的结构示意图。图2是本发明实施例中硬件自动PTP报文发送引擎的工作流程图。图3是本发明实施例中PTP发送参数修正模块的工作流程图。图中I-PCS接收适配模块，2-MAC接收模块，3-PTP接收时戳提取模块，4-PTP接收处理模块，5-MAC接收适配模块，6-全/多端口业务调度模块，7-MAC发送适配模块，8-PTP 发送处理模块，9-PTP发送参数修正模块，10-MAC发送模块，11-PCS发送适配模块，12-时间同步处理模块，13-CPU接口，14-GE串并化器，80-自动PTP生成模块，81-自动PTP定时器模块，82-自动PTP发送缓存模块，83-端口 PTP发送缓存模块，84-端口 MAC发送缓存模块， 85-端口发送仲裁模块，90-PTP序列标识处理模块，91-PTP链路非对称补偿模块，92-PTP发送时戳插入模块。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述。本发明实施例提供的自动发送IEEE1588协议报文的控制方法，包括以下步骤A、主设备通过对应端口内置的硬件自动PTP报文发送引擎，周期性地生成包含预留发送时戳字段和预留发送序列标识ID字段的同步简化报文，经修正kquenceld (序列标识ID)值和插入发送时戳时间Tl后形成同步报文，然后以组播的形式周期发送出去，对应的从设备接收该同步报文并记录接收时戳时间T2 ；B、从设备向主设备发送延迟请求Delay_Req报文，并记录发送时戳时间T3，主设备接收并解析该Delay_Req报文，记录接收该Delay_Req报文时的接收时戳时间T4，主设备将T4时戳时间嵌入至延迟应答Delay_ReSp报文中，回复给对应的从设备，从设备收到Delay_Resp报文后，获得主设备的回复时戳时间信息T4 ；然后根据下列公式计算出线路时延值Delay和主从时钟的时间偏差Offset Delay =(T2-T1) + (T4-T3)H ；Offset =(Τ2-Τ1)-(Τ4_Τ3)/2。根据以上结果，对从时钟进行补偿和校准，即可达到主从时钟同步的目的。本发明实施例的硬件自动PTP报文发送引擎完全以硬件FPGA (Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)形式实现。通过CPU接口对硬件自动PTP 报文发送引擎进行简单的配置，就可完全实现硬件自动发送PTP同步报文。具体的，硬件自动PTP报文发送引擎包括自动PTP生成模块、自动PTP发送缓存模块、自动PTP定时器模块、端口 PTP发送缓存模块、端口 MAC发送缓存模块、端口发送仲裁模块和PTP发送参数修正模块，CPU接口将待发送的同步Sync简化报文配置到自动PTP生成模块，将定时发送间隔配置到自动PTP定时器模块，自动PTP生成模块依据配置的定时发送间隔，周期性地将生成的Sync简化报文写入自动PTP发送缓存模块，定时发送间隔时间到时，自动PTP定时器模块则产生自动PTP发送指示信号，自动PTP发送指示信号在端口发送仲裁模块中产生自动PTP报文发送的仲裁请求，并控制读出自动PTP发送缓存模块中的Sync简化报文，同时生成自动PTP报文标识指示信号，一起送到PTP发送参数修正模块进行自动PTP报文的发送参数修正。端口发送仲裁模块对自动PTP发送缓存模块、端口 PTP发送缓存模块和端口 MAC 发送缓存模块三者送出的报文发送请求的优先级进行仲裁，仲裁响应机制的优先级设置为自动PTP发送请求>端口 PTP发送请求>端口 MAC发送请求。PTP发送参数修正模块包括PTP序列标识处理模块、PTP链路非对称补偿模块和 PTP发送时戳插入模块；当端口发送仲裁模块送来的自动PTP报文标识指示信号有效时，对自动PTP报文插入序列标识ID字段和本地发送时戳；当端口发送仲裁模块送来的端口 PTP 报文标识指示信号有效时，则对端口 PTP报文插入本地发送时戳；当端口发送仲裁模块送来的端口 MAC报文标识指示信号有效时，则不修正MAC报文的参数并透传送出。 当PTP发送参数修正模块检测到自动PTP报文标识指示信号有效或端口 PTP报文标识指示信号有效时，实时从时间同步处理模块获得本地的发送时戳时间，然后经PTP链路非对称补偿模块进行非对称补偿处理后，得到本地发送时戳时间，将本地发送时戳时间插入至PTP同步报文后送出。参见图1所示，本发明实施例提供的自动发送IEEE1588协议报文的控制装置，它包括PCS (Physical Coding Sublayer，以太网物理编码子层)接收适配模块1、PTP接收时戳提取模块3、PTP接收处理模块4、PCS发送适配模块11、时间同步处理模块12、CPU接口 13、PTP发送处理模块8和PTP发送参数修正模块9，ΡΤΡ发送处理模块8用于生成自动PTP 发送报文以及对端口 PTP发送报文、自动生成的PTP发送报文、端口 MAC发送缓存的以太网业务报文三者进行仲裁后送至PTP发送参数修正模块9。PTP发送参数修正模块9用于对 PTP发送处理模块8仲裁处理后送来的报文，根据报文类型指示进行相应的处理或透传送出。当报文类型指示为PTP报文指示时，则根据PTP报文类型对相应的发送参数进行修正处理；当报文类型指示为MAC报文指示时，则进行透传送出。PTP发送处理模块8包括自动PTP生成模块80、自动PTP定时器模块81、自动PTP发送缓存模块82、端口 PTP发送缓存模块83、端口 MAC发送缓存模块84和端口发送仲裁模块85，其中，自动PTP生成模块80用于依据CPU接口配置的定时间隔，周期的将生成的同步简化报文写入自动PTP发送缓存模块82 ；自动PTP定时器模块81用于启动自动PTP发送定时器并开始按定时间隔进行定时计数，定时间隔时间到则产生自动PTP发送指示信号；自动PTP发送缓存模块82用于缓存自动PTP生成模块80发来的同步简化报文；端口 PTP发送缓存模块83用于控制产生端口 PTP报文标识指示信号，并发送PTP报文；端口 MAC发送缓存模块84用于发送端口以太网业务信息；端口发送仲裁模块85用于生成自动PTP发送请求指示，以及对自动生成的同步简化报文、端口 PTP发送报文、端口 MAC发送以太网业务报文三者进行仲裁后送至PTP发送参数修正模块9。PTP发送参数修正模块9包括PTP序列标识处理模块90、PTP链路非对称补偿模块91和PTP发送时戳插入模块92，其中，PTP序列标识处理模块90用于在初始化序列标识ID值的基础上，根据发送的自动同步简化报文数目累加，将累加后的序列标识ID值插入到自动同步简化报文的序列标识ID字段参数位置；PTP链路非对称补偿模块91用于根据 CPU接口发来的链路非对称补偿控制配置，对本地发送时戳时间进行链路非对称补偿；PTP 发送时戳插入模块92用于从时间同步处理模块12获得本地实时的发送时戳，根据传输报文类型进行发送报文的时戳插入或透传送出处理。参见图1所示，将本发明应用在包括标准以太网业务处理的IEEE1588同步系统中，本发明实施例还可以包括GE(Gigabit Ethernet，千兆以太网)串并化器(SerDes) 14, MAC (Media Access Control，媒质接入控制)接收模块2、MAC接收适配模块5、全/多端口业务调度模块6、MAC发送适配模块7和MAC发送模块10，本技术方案的核心为PTP发送处理模块8和PTP发送参数修正模块9，而PTP接收时戳提取模块3、PTP接收处理模块4、时间同步处理模块12 —起和CPU接口 13实现相应的辅助功能，其他模块则为实现本技术方案中业务处理功能相关的IEEE1588同步系统提供适配及接口功能。其中，GE串并化器14用于千兆以太网信息的串并化转换；MAC接收模块2用于完成以太网GE接口协调子层RS接收和标准以太网MAC子层接收处理；MAC接收适配模块5用于完成以太网接收业务报文的适配处理，并将经过适配处理后的信息送至全/多端口业务调度模块6 ；全/多端口业务调度模块6用于对系统设备的所有端口业务信息进行调度管理；MAC发送适配模块7用于完成以太网发送业务报文的适配处理，并将经过适配处理后的待发送报文信息发给PTP发送处理模块8 ；MAC发送模块10用于完成千兆以太网GE接口协调子层RS发送和标准以太网MAC子层发送处理。参见图2所示，自动PTP生成模块80、自动PTP定时器模块81、端口 PTP发送缓存模块83和CPU接口 13相连，并交互与PTP相关的自动生成PTP报文数据、自动PTP发送定时间隔配置信息以及端口 PTP发送报文数据和相应的控制信息。端口 MAC发送缓存模块84 和端口 MAC发送适配模块7连接，并传输全/多端口业务调度模块6送来的端口以太网业务信息。端口发送仲裁模块85和PTP发送参数修正模块9连接，并传输经过仲裁后的业务报文及相应的控制信息。本发明实施例中硬件自动PTP报文发送引擎的工作流程如下首先，CPU接口 13将自动PTP生成相关的配置报文(如Sync简化报文)依次传送给自动PTP生成模块80，同时配置自动PTP发送Sync简化报文的定时间隔控制信息至自动PTP定时器模块81，当自动PTP生成模块80确定获得了配置的Sync简化报文和自动 PTP发送启动指示后，由自动PTP定时器模块81启动自动PTP发送定时器并开始按定时间隔进行定时计数。当自动PTP定时间隔到，则产生自动Sync简化报文发送指示信号送至端口发送仲裁模块85生成自动PTP发送请求指示。在自动PTP定时间隔期间，端口 PTP发送缓存模块 83会收到CPU接口 13发送的端口 PTP报文，并接着在端口发送仲裁模块85生成端口 PTP 发送请求指示，同时由端口 MAC发送适配模块7传输来的端口 MAC发送报文，仍会通过端口 MAC发送缓存模块84在端口发送仲裁模块85生成端口 MAC发送请求指示。接着，端口发送仲裁模块85完成对自动生成的Sync简化报文、端口 PTP发送报文、端口 MAC发送以太网业务报文三者进行仲裁后送至PTP发送参数修正模块9。由于仲裁响应机制的优先级为自动PTP发送请求高于端口 PTP发送请求高于端口 MAC发送请求，因此会优先响应自动PTP发送请求指示，并将启动自动Sync发送请求指示信号和相应的自动 Sync简化报文送至PTP发送参数修正模块9进行处理。参见图3所示，PTP序列标识处理模块90、PTP链路非对称补偿模块91和CPU接口 13连接，并交互PTP参数控制相关的配置信息。PTP发送时戳插入模块92和时间同步处理模块12、CPU接口 13、MAC发送模块10相连，并根据传输报文类型进行发送报文的时戳插入或透传送出处理。本发明实施例中PTP发送参数修正模块9的工作流程如下首先，CPU接口 13配置自动PTP定时间隔时，同时会对PTP序列标识处理模块90 配置自动发送Sync简化报文的初始化序列标识ID值。接着，在PTP发送处理模块8中仲裁出有自动Sync简化报文发送请求指示送来时，PTP序列标识处理模块90会在初始化序列标识ID值的基础上根据发送出的自动Sync 简化报文的数目进行累加，并将累加后的序列标识ID值插入到自动Sync简化报文的序列标识ID字段参数位置。然后，一方面PTP发送时戳插入模块92从时间同步处理模块12获得本地实时的发送时戳，另一方面PTP链路非对称补偿模块91会同时收到CPU接口 13的链路非对称补偿控制配置，从而在PTP发送时戳插入模块92实时的获得对本地发送时戳时间进行链路非对称补偿后的精确的发送时戳时间，然后将此精确的发送时戳时间插入至自动Sync简化报文中形成自动Sync同步报文后送出。PTP发送参数修正模块9根据PTP发送处理模块8仲裁后送来的报文类型指示及控制信息进行如下处理当为自动PTP报文发送指示时，则依次进行PTP序列标识处理、PTP 链路非对称补偿处理，然后进行PTP发送时戳插入处理后形成PTP同步报文后送出。当为端口 PTP报文发送指示时，则完成PTP链路非对称补偿后进行PTP发送时戳的插入处理并送出。当为MAC发送报文指示时，则仅进行报文的透传处理后传输给MAC发送模块10。本发明实施例中，Sync简化报文是指自动PTP生成模块80生成的为包含预留发送时戳字段和预留发送序列标识ID字段的Sync报文。Sync简化报文经过PTP发送参数修正模块9对报文发送参数修正后即形成Sync同步报文。精确的本地发送时戳是指当PTP发送参数修正模块9检测到有自动PTP报文标识指示信号有效或有端口 PTP报文标识指示信号有效时，则会实时从时间同步处理模块12获得本地的发送时戳时间，然后经过PTP链路非对称补偿模块91进行非对称补偿(补偿范围最大能够达到士(8ns Is))处理后得到精确的本地发送时戳时间，并将此精确的时戳时间插入至PTP同步报文后送出。
本发明实施例的原理详细阐述如下 PCS接收适配模块1根据不同的以太网接收业务接口，主要完成对应接口的物理层接收功能和接收接口适配功能。其中包括将各种以太网接口收到的业务报文进行接收定位及解码处理，及相应的码字变换处理，并对接收处理后的报文完成物理层接口适配功能， 形成以太网数据报文和包络指示，进而送给MAC接收模块2处理。MAC接收模块2主要完成对应以太网接口 ！《(Reconciliation Sublayer，协调子层)接收的功能，包括前导码剥离，产生MAC子层可识别的帧描述信息功能。RS接收配合以太网物理层接口接收适配模块完成接收适配处理，与其的接口支持Mil (Media Independent Interface,媒质独立接口)、GMII (Gigabit Media Independent Interface, 吉比特媒质独立接口)、XGMII(10Gigabit Media Independent hterface，IOG 比特媒质独立接口)，且接口速率根据以太网接口类型的不同支持十兆、百兆、千兆和万兆比特每秒。 此外，MAC接收模块2还完成标准以太网MAC子层接收处理功能，包括对MAC报文地址的解析、CRC(Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验)、接收报文性能统计功能。PTP接收时戳提取模块3主要完成对接收数据报文采集本地时戳功能，在端口进行数据报文接收时，在接收数据报文的SFD (Start Frame Delimiter，帧开始标识定位符) 位置，根据时间同步处理模块12提供的本地当前时间实时提取数据报文接收时刻的时戳 fn息οPTP接收处理模块4主要完成对接收的数据报文识别和进一步解析的功能，对识别出的非PTP报文进行透传送至MAC接收适配模块5，对识别出的PTP报文信息将进一步解析，将解析后的PTP报文时间同步信息及采集的本地时戳信息递送至CPU接口 13处理。 此外PTP接收处理模块4还完成PTP报文限流和滤除处理功能。在CPU来不及处理接收的 PTP报文时，根据CPU接口 13配置的PTP报文接收流量控制指示，按照配置的流量要求丢弃部分PTP报文，完成PTP接收报文的限流处理；根据配置的PTP报文类型滤除指示，可仅将配置类型为非滤除的PTP报文送至CPU接口 13，以此在接收侧通过PTP报文限流和对指定类型PTP报文滤除的方式，降低CPU处理PTP报文的负担。MAC接收适配模块5用于完成以太网接收业务报文的适配处理，并将经过适配处理后的信息送至全/多端口业务调度模块6。时间同步处理模块12提供本地时钟和时间接口模块，主要完成本地时钟的产生、 校准和时间输出。时间同步处理模块12通过获得的时间信息计算出主从时钟的时间偏差， 对本地时钟进行频率补偿和时间偏移量的校正，从而达到主从设备同步的目的。CPU接口 13通过提供指定的缓存寄存器和响应中断的方式在接收PTP报文时，使 CPU完成将所有端口的PTP接收处理模块4送来的PTP报文读走并进行处理。在发送PTP 报文时，按照端口号，CPU接口 13将向缓存寄存器中写入各个端口发送的PTP报文，以交给各个端口的PTP发送处理模块8读出PTP报文并进行处理。全/多端口业务调度模块6对系统设备的所有端口业务信息进行调度管理，一方面接收系统设备各个端口的MAC接收适配处理后的业务信息进行相应处理，另一方面将系统设备相应的待发送业务信息调度给对应端口的MAC发送适配模块7发送处理。MAC发送适配模块7用于完成以太网发送业务报文的适配处理，并将经过适配处理后的待发送报文信息交给PTP发送处理模块8进行仲裁后发送。PTP发送处理模块8主要完成生成自动PTP发送报文以及对端口 PTP发送报文、自动生成的PTP发送报文、端口 MAC发送缓存的以太网业务报文三者进行仲裁后送至PTP发送参数修正模块9。PTP发送参数修正模块9用于对PTP发送处理模块8仲裁处理后送来的报文根据报文类型指示进行相应的处理或透传送出。当端口发送仲裁模块85送来的为自动PTP报文标识指示信号有效时，PTP发送参数修正模块9会对自动PTP报文插入正确的序列标识 ID字段和精确的本地发送时戳。当端口发送仲裁模块85送来的为端口 PTP报文标识指示信号有效时，PTP发送参数修正模块9会对端口 PTP报文插入精确的本地发送时戳。当端口发送仲裁模块85送来的为端口 MAC报文标识指示信号有效时，PTP发送参数修正模块9 会控制对MAC报文不修正任何参数并透传送出。MAC发送模块10主要完成对应以太网接口 RS发送的功能，包括将MAC子层的报文适配转换为以太网物理层接口发送适配模块可识别的信息。RS发送配合以太网物理层接口发送适配模块完成发送处理功能，与其的接口支持Mil、GMI I, XGMII，且接口速率根据以太网接口类型的不同支持十兆、百兆、千兆和万兆比特每秒。MAC发送模块10还完成标准以太网MAC子层发送处理功能，包括对MAC报文地址的解析，完成CRC校验、CRC重算及发送报文性能统计功能。PCS发送适配模块11根据不同的以太网发送业务接口，主要完成对应接口的物理层发送功能和发送接口适配功能，其中包括进行相应以太网发送接口类型适配，以及将适配处理后的发送报文进行码字变换，编码处理，并进而完成物理层发送处理后的报文发送至线路。本发明支持兼容开启或关闭硬件自动PTP报文发送引擎功能。并同时支持设备工作在PTP单步模式或两步模式。具体为，当设备工作在从设备模式或者是在主设备模式但不开启硬件自动PTP报文发送引擎功能时，则会通过CPU接口 13发送PTP报文至端口 PTP 发送缓存模块83，由端口发送仲裁模块85控制产生端口 PTP报文标识指示信号，并同时读出端口 PTP发送缓存中的PTP报文至PTP发送参数修正模块9 ；如果设备工作在单步PTP 时戳模式时，则会在PTP发送参数修正模块9直接插入精确的本地发送时戳后送出；如果设备指定工作在两步PTP时戳模式时，则会将精确的本地发送时戳时间以中断的方式回送至 CPU接口 13，以使CPU接口 13在随后发送的跟随报文中置入该时戳后送出。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
1权利要求
1.一种自动发送IEEE1588协议报文的控制方法，其特征在于包括以下步骤A、主设备通过对应端口内置的硬件自动PTP报文发送引擎，周期性地生成包含预留发送时戳字段和预留发送序列标识ID字段的同步简化报文，经修正序列标识ID值和插入发送时戳时间Tl后形成同步报文，然后以组播的形式周期发送出去，对应的从设备接收该同步报文并记录接收时戳时间T2 ；B、从设备向主设备发送延迟请求Delay_Req报文，并记录发送时戳时间T3，主设备接收并解析该Delay_Req报文，记录接收该Delay_Req报文时的接收时戳时间T4，主设备将 T4时戳时间嵌入至延迟应答Delay_ReSp报文中，回复给对应的从设备，从设备收到Delay_ Resp报文后，获得主设备的回复时戳时间信息T4;然后根据下列公式计算出线路时延值 Delay和主从时钟的时间偏差Offset Delay =(T2-T1) + (T4-T3)/2 ；Offset =(T2-T1)-(T4-T3)/2。
2.如权利要求1所述的自动发送ΙΕΕΕ1588协议报文的控制方法，其特征在于步骤A 中所述硬件自动PTP报文发送引擎包括自动PTP生成模块、自动PTP发送缓存模块、自动 PTP定时器模块、端口 PTP发送缓存模块、端口 MAC发送缓存模块、端口发送仲裁模块和PTP 发送参数修正模块，CPU接口将待发送的同步Sync简化报文配置到自动PTP生成模块，将定时发送间隔配置到自动PTP定时器模块，自动PTP生成模块依据配置的定时发送间隔，周期性地将生成的Sync简化报文写入自动PTP发送缓存模块，定时发送间隔时间到时，自动 PTP定时器模块则产生自动PTP发送指示信号，自动PTP发送指示信号在端口发送仲裁模块中产生自动PTP报文发送的仲裁请求，并控制读出自动PTP发送缓存模块中的Sync简化报文，同时生成自动PTP报文标识指示信号，一起送到PTP发送参数修正模块进行自动PTP报文的发送参数修正。
3.如权利要求2所述的自动发送IEEE1588协议报文的控制方法，其特征在于所述端口发送仲裁模块对自动PTP发送缓存模块、端口 PTP发送缓存模块和端口 MAC发送缓存模块三者送出的报文发送请求的优先级进行仲裁，仲裁响应机制的优先级设置为自动PTP 发送请求>端口 PTP发送请求>端口 MAC发送请求。
4.如权利要求2所述的自动发送IEEE1588协议报文的控制方法，其特征在于所述 PTP发送参数修正模块包括PTP序列标识处理模块、PTP链路非对称补偿模块和PTP发送时戳插入模块；当端口发送仲裁模块送来的自动PTP报文标识指示信号有效时，对自动PTP报文插入序列标识ID字段和本地发送时戳；当端口发送仲裁模块送来的端口 PTP报文标识指示信号有效时，则对端口 PTP报文插入本地发送时戳；当端口发送仲裁模块送来的端口 MAC 报文标识指示信号有效时，则不修正MAC报文的参数并透传送出。
5.如权利要求4所述的自动发送IEEE1588协议报文的控制方法，其特征在于当PTP 发送参数修正模块检测到自动PTP报文标识指示信号有效或端口 PTP报文标识指示信号有效时，实时从时间同步处理模块获得本地的发送时戳时间，然后经PTP链路非对称补偿模块进行非对称补偿处理后，得到本地发送时戳时间，将本地发送时戳时间插入至PTP同步报文后送出。
6.一种自动发送IEEE1588协议报文的控制装置，它包括PCS接收适配模块(1)、PTP 接收时戳提取模块C3)、PTP接收处理模块(4)、PCS发送适配模块(11)、时间同步处理模块(1 和CPU接口(13)，其特征在于它还包括PTP发送处理模块(8)和PTP发送参数修正模块(9)，所述PTP发送处理模块(8)用于生成自动PTP发送报文以及对端口 PTP发送报文、自动生成的PTP发送报文、端口 MAC发送缓存的以太网业务报文三者进行仲裁后送至 PTP发送参数修正模块(9)；所述PTP发送参数修正模块(9)用于对PTP发送处理模块(8) 仲裁处理后送来的报文，根据报文类型指示进行相应的处理或透传送出。
7.如权利要求6所述的自动发送IEEE1588协议报文的控制装置，其特征在于所述 PTP发送参数修正模块(9)进一步用于当报文类型指示为PTP报文指示时，则根据PTP报文类型对相应的发送参数进行修正处理；当报文类型指示为MAC报文指示时，则进行透传送出ο
8.如权利要求6或7所述的自动发送IEEE1588协议报文的控制装置，其特征在于所述PTP发送处理模块⑶包括自动PTP生成模块(80)、自动PTP定时器模块(81)、自动PTP 发送缓存模块(82)、端口 PTP发送缓存模块(83)、端口 MAC发送缓存模块(84)和端口发送仲裁模块(85)，自动PTP生成模块(80)用于依据CPU接口配置的定时间隔，周期的将生成的同步简化报文写入自动PTP发送缓存模块(82)；自动PTP定时器模块(81)用于启动自动PTP发送定时器并开始按定时间隔进行定时计数，定时间隔时间到则产生自动PTP发送指示信号；自动PTP发送缓存模块(8 用于缓存自动PTP生成模块(80)发来的同步简化报文；端口 PTP发送缓存模块(8 用于控制产生端口 PTP报文标识指示信号，并发送PTP报文；端口 MAC发送缓存模块(84)用于发送端口以太网业务信息；端口发送仲裁模块(8 用于生成自动PTP发送请求指示，以及对自动生成的同步简化报文、端口 PTP发送报文、端口 MAC发送以太网业务报文三者进行仲裁后送至PTP发送参数修正模块(9)。
9.如权利要求6或7所述的自动发送IEEE1588协议报文的控制装置，其特征在于所述PTP发送参数修正模块(9)包括PTP序列标识处理模块(90)、PTP链路非对称补偿模块 (91)和PTP发送时戳插入模块(92)，PTP序列标识处理模块(90)用于在初始化序列标识ID值的基础上，根据发送的自动同步简化报文数目累加，将累加后的序列标识ID值插入到自动同步简化报文的序列标识ID 字段参数位置；PTP链路非对称补偿模块(91)用于根据CPU接口发来的链路非对称补偿控制配置，对本地发送时戳时间进行链路非对称补偿；PTP发送时戳插入模块(92)用于从时间同步处理模块(12)获得本地实时的发送时戳， 根据传输报文类型进行发送报文的时戳插入或透传送出处理。
10.如权利要求6或7所述的自动发送IEEE1588协议报文的控制装置，其特征在于 它还包括GE串并化器(14)、MAC接收模块0)、MAC接收适配模块(5)、全/多端口业务调度模块(6)、MAC发送适配模块(7)和MAC发送模块(10)，GE串并化器(14)用于千兆以太网信息的串并化转换；MAC接收模块(2)用于完成以太网GE接口协调子层RS接收和标准以太网MAC子层接收处理；MAC接收适配模块(5)用于完成以太网接收业务报文的适配处理，并将经过适配处理后的信息送至全/多端口业务调度模块(6)；全/多端口业务调度模块(6)用于对系统设备的所有端口业务信息进行调度管理； MAC发送适配模块(7)用于完成以太网发送业务报文的适配处理，并将经过适配处理后的待发送报文信息发给PTP发送处理模块(8)；MAC发送模块(10)用于完成千兆以太网GE接口协调子层RS发送和标准以太网MAC子层发送处理。
全文摘要
本发明公开了一种自动发送IEEE1588协议报文的控制方法及装置，装置包括PCS接收适配模块、PTP接收时戳提取模块、PTP接收处理模块、PCS发送适配模块、时间同步处理模块、CPU接口、PTP发送处理模块和PTP发送参数修正模块，PTP发送处理模块用于生成自动PTP发送报文以及对端口PTP发送报文、自动生成的PTP发送报文、端口MAC发送缓存的以太网业务报文三者进行仲裁后送至PTP发送参数修正模块；PTP发送参数修正模块用于对PTP发送处理模块仲裁处理后送来的报文，根据报文类型指示进行相应的处理或透传送出。本发明能减轻CPU处理同步报文的负荷，加快主、从设备的时钟同步收敛速度。
文档编号H04L12/56GK102299788SQ201110280318
公开日2011年12月28日 申请日期2011年9月21日 优先权日2011年9月21日
发明者方琼, 方继通, 梁元涛 申请人:烽火通信科技股份有限公司