IEEE1588标准交换机的设计与实现

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wyt20070210
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随着现代工业的飞速发展和数字化技术的广泛应用,越来越多的应用领域需要使用精确的时钟同步技术。目前,以太网中实现时钟同步的协议主要有NTP协议、SNTP协议和IEEE1588协议。NTP协议和SNTP协议是目前应用最多的网络时间同步协议,但是其对时精度较低。IEEE1588协议是为测量和自动化控制领域提供更高的时间同步精度而提出的一种高精度网络时钟同步协议。IEEE1588协议时间同步精度最高可达到亚微秒级,但当通信线路中包含交换机后会影响通信路径时延的对称性,使时钟同步精度降低。为解决这一问题,IEEE1588协议引入了边界时钟和透明时钟的概念。通过边界时钟或透明时钟,可以有效消除交换机等多口网络设备时延对授时精度的影响。本文的任务是设计一款支持透明时钟的以太网交换机,主要做了如下工作:首先分析了交换机的工作原理、IEEE1588协议对时原理以及IEEE1588协议报文的结构和特点;然后比较了两种硬件时间标记的方法以及边界时钟和透明时钟的不同,对系统设计方案进行选择;最后完成系统的软硬件设计,其中硬件主要包括数据交换部分、时间标记部分和电源部分。数据交换部分主要由交换机控制芯片RTL8308B和物理层芯片RTL8204B组成;时间标记部分通过FPGA芯片实现。系统软件主要包括时间标记与报文修改逻辑程序与上位机测试程序。本文还对所设计的系统进行了初步的测试,包括数据交换功能测试、硬件时间标记测试以及报文滞留时间测试。测试表明交换机可进行基本的数据交换,并能正确对IEEE1588报文进行时间标记。
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