[发明专利]一种基于Ucos-II操作系统和Lwip协议栈的IEEE-1588主站以及基于该主站的报文处理方法

权利要求书

1.一种基于Ucos操作系统和Lwip协议栈的IEEE‐1588主站，所述主站主要包括供电单元、逻辑处理单元、以太网接口单元、频率源单元，其特征在于：

所述逻辑处理单元包括一CPU，在所述CPU上移植Ucos‐II的操作系统，并在所述操作系统上使用Lwip的协议栈，所述逻辑处理单元负责处理以太网数据的收发处理以及IEEE‐1588协议栈逻辑的实现；

所述以太网接口单元包括一SC接口光模块和一片IEEE‐1588专用PHY芯片，所述SC接口光模块和IEEE‐1588专用PHY芯片相连，所述以太网接口单元中的PHY芯片通过MII接口连接至逻辑处理单元中的CPU以协助所述逻辑处理单元提供以太网数据的收发功能，在PHY芯片的IO脚上通过背板接入一路IRIG‐B码信号作为基准源输入，所述PHY芯片捕获并记录输入的IRIG‐B码，把IRIG‐B码信号的高低电平的跳变方向、跳变时的时标信息封装成IEEE802.3格式的PSF（PHY Status Frame）报文，并为CPU提供分辨率为8ns的IEEE‐1588时标；

所述频率源单元主要是负责给CPU和PHY提供时钟信号；

所述供电单元负责为主站提供所需的电源。

2.根据权利要求1所述的IEEE‐1588主站，其特征在于：

所述逻辑处理单元内部集成FLASH、SRAM以及PLL，并在外部总线上扩展SRAM。

3.根据权利要求2所述的IEEE‐1588主站，其特征在于：

所述CPU为Freescale的Kinetis K60系列CPU，采用100MHz的ARM Corte‐M4内核。

4.根据权利要求1所述的IEEE‐1588主站，其特征在于：

所述SC接口光模块为AFBR5803AZ光模块，所述PHY芯片为DP83640IEEE‐1588专用PHY芯片。

5.根据权利要求1所述的IEEE‐1588主站，其特征在于：

所述频率源单元采用一个频率稳定度为±200ppb的恒温晶振，频点为25Mhz，经过一个时钟分发芯片CY2305的时钟分配芯片后供给CPU和PHY芯片使用。

6.一种根据权利要求1‐5所述的基于Ucos‐II操作系统和Lwip协议栈的IEEE‐1588主站的报文处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）所述CPU接收以太网数据，在所述Ucos‐II的操作系统的基础上，所述CPU对以太网接收数据进行分类处理，把不同帧格式的报文分别放在不同的操作系统的进程中处理，包括把封装在IEEE802.3和IPv4帧里的IEEE‐1588报文放在不同的进程中处理；操作系统中负责以太网数据接收的进程，会把IEEE802.3、IPv4帧格式的报文以及PSF报文数据以消息邮箱的方式分发到不同的指定进程中，以便进行下一步的处理；

（2）在步骤（1）的基础上，所述CPU对于接收到的内含IRIG‐B码的跳变沿时刻信息的PSF报文进行解析处理，所述CPU根据所述的跳变沿时刻解析出IRIG‐B内信息，并计算出所解析出的信息与基准源间的误差；

（3）在步骤（1）的基础上，所述CPU对于接收的IEEE802.3帧格式的报文会再次进行分类处理，丢弃其中的非IEEE‐1588报文，并把剩余的IEEE‐1588报文分为：E2E查询报文（DelayReq报文）、P2P相关报文（PdelayReq、PdelayResp和PdelayResp Followup报文）和BMC（Best Master Clock）相关报文（Announce报文），根据报文的类型，再次分发到不同的指定进程中去处理；

（4）在步骤（3）的基础上，对于IEEE802.3帧格式的IEEE‐1588报文中的同步报文（Sync和Followup报文）、P2P查询报文（PdelayReq报文）和Announce报文的发送，都分别有一个对应的进程来控制，进程间是相互独立的，有其自己固定的周期；

（5）在步骤（1）的基础上，对于接收的IPv4帧格式的报文会再次进行分类处理，把其中的非IEEE‐1588报文分给Lwip协议栈进程处理，其余的分给相应的IEEE‐1588处理进程；

（6）在步骤（5）的基础上，对于接收的IPv4帧格式的IEEE‐1588报文会再次进行分类处理，将其分为：E2E查询报文（DelayReq报文）、P2P相关报文（PdelayReq、PdelayResp和PdelayResp Followup报文）和BMC相关报文（Announce报文），根据报文的类型，再次分发到不同的指定进程中去处理；

（7）在步骤（6）的基础上，对于IPv4帧格式的同步报文、P2P查询报文（PdelayReq报文）和Announce报文的发送，都分别有一个对应的进程来控制，进程间是相互独立的，有其自己固定的周期。