基于ARM9200体系的IEEE 1588硬件实现
基于ARM9200体系的IEEE 1588硬件实现
基于ARM9200体系的IEEE 1588硬件实现
戴 辉1，涂 岸2 时间:2010年08月13日
关键词:IEEE 1588ARM9200DP83640嵌入式系统
摘 要： 随着通信技术的发展，通信系统对网络之间的同步精度越来越高，传统的GPS方式以及NTP同步越来越不能满足系统的发展。2004年，安捷伦公司提出 PTP(IEEE 1588)同步方式，该方式能达到次纳秒级精度，可满足大型通信网络要求。本文主要分析IEEE 1588的同步机制，并最终以AT91RM9200为核心实现IEEE 1588同步系统。
关键词： IEEE 1588；ARM9200；DP83640；嵌入式系统
在通信领域，“同步”概念是指频率的同步，即网络各个节点的时钟频率和相位同步，其误差应符合相关标准。目前，在通信网中，频率和相位同步问题已经基本解决，而时间的同步还没有得到很好的解决。 在早期，通信系统负载较低，对时间的同步精度也较低，一般的GPS和NTP方式的同步[2]就可以满足ms级别同步要求，但是随着通信系统的发展，特别是 3G技术的发展，传统的同步方式越来越不能满足同步要求。2004年，安捷伦公司提出的IEEE 1588[3-4]同步系统具有里程碑意义，它标志着网络同步开始进入次纳秒精度领域。而2006年，国家半导体推出的DP83640芯片将IEEE 1588时间戳方案在硬件中首次实现，使次纳秒级别网络同步精度实现变为可能。
1 IEEE 1588实现原理
IEEE 1588，即精密时间协议PTP(Precision Time Protocol)由安捷伦于2004年提出，是为了克服以太网实时性不足而规定的一种对时机制。精密时间协议可以估算出数据包在网络上的往返延迟，并可 独立地估算设备时钟偏差。网络时间协议的工作原理说明如下[5-7]:
(1)现场设备A发送一个PTP包给现场设备B，并记录下数据包离开A的时间，该时间戳为t1。
(2)当此PTP包到达现场设备B时，现场设备B加上自己接收到该数据包的时间戳，该时间戳为TS1。
(3)现场设备A发送一个Follow Up消息给现场设备B，通知B时间t1。
(4)当此PTP包离开现场设备B时，并记录下数据包离开B的时间t2。
(5)当现场设备A接收到该响应包时，加上一个新的时间戳，该时间戳为Tm2，整个同步过程如图1所示。
(6)现场设备A再发送Follow Up消息给现场设备B，通知B时间Tm2。
至此，现场设备B己拥有足够的信息来计算2个重要的参数:一是PTP数据包来回一个周期的时延，二是现场设备A和现场设备B的时钟差。于是现场设备B能够设定自己的时钟与现场设备A同步。
