千兆以太網IEEE 1588協(xié)議的實現(xiàn).pdf

1、隨著網絡技術的蓬勃發(fā)展，以太網以其協(xié)議通用性、遠距離傳輸、靈活的網絡拓撲以及不斷發(fā)展的網絡帶寬等諸多優(yōu)勢，被廣泛應用到測試領域。網絡化自動測試系統(tǒng)主要針對分布式測試任務，與以太網普通應用相比，需實現(xiàn)控制操作的精確性和采集數(shù)據(jù)的時序關聯(lián)性。IEEE1588協(xié)議標準是網絡化自動測試系統(tǒng)中實現(xiàn)測試設備及測試數(shù)據(jù)精密同步的重要方式。隨著被測目標的測試復雜度和測試內容的持續(xù)增長，百兆以太網已很難適應系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，千兆以太網接口已成為未來網

2、絡化測試設備的重要形式。
　　本文在總結當前主流的PTP（Precision Time Protocol）硬件支持方式的基礎上，以Xilinx Zynq-7000SOC作為硬件設計平臺，深入分析比較了基于該硬件平臺的三種PTP硬件支持方案，以通用性和可擴展性為主要考量因素，設計了一種基于PL（ProgrammableLogic）自研IP核實現(xiàn)千兆以太網下IEEE1588協(xié)議的方案框架。
　　本方案為搭建網絡通信鏈路，設計了基

3、于FMC接口的千兆以太網PHY硬件電路和屏蔽底層影響的速率選擇與數(shù)據(jù)優(yōu)化IP核，并開發(fā)相應的通信測試工程測試了PHY與PS（Processing System）之間的通信功能。
　　為完成PTP硬件支持，本方案在可編程邏輯器件中設計可配置實時時鐘和時間戳模塊，為上層設計提供了完備的時鐘調節(jié)接口，完成IEEE1588實現(xiàn)亞微秒級同步精度所需的硬件支持，不要求在通信鏈路中配備支持硬件時間戳功能的PHY或MAC器件。
　　上層設計

4、采用在Linux操作系統(tǒng)中移植并優(yōu)化PTPd開源軟件并開發(fā)IP核設備驅動程序實現(xiàn)IEEE1588狀態(tài)機和硬件時間戳獲取功能，本方案可以直接移植到包含可編程邏輯器件和支持Linux的微處理器的儀器控制架構中。
　　在本方案的測試中，利用主從時鐘輸出秒脈沖信號（PPS），精確測試網絡節(jié)點設備的時鐘同步精度，本文從功能性和應用性兩方面對本方案同步精度進行測試，分析設備時鐘頻率偏移、分布時鐘節(jié)點數(shù)、交換機轉發(fā)次數(shù)以及網絡背景流量對同步精度