[发明专利]一种交通领域的带同步时钟功能的以太网发帧装置

说明书

本发明公开了一种带同步时钟功能的以太网发帧装置，包括：发帧设备和整形设备，其中发帧设备的发送接口与整形设备的接收端口之间通过网线连接；其特征在于：整形设备包括接收端口、发送端口、接收调度表存储结构、发送调度表存储结构、接收引擎、发送引擎、优先级仲裁结构、上位机适配器、实时数据缓存区、时钟同步控制结构、数据传递结构和调度表控制引擎。本发明通过时间同步模块实现与系统设备的精密时钟同步，从而实现同步时钟发帧的要求。通过实时调度引擎完成实时数据处理的模块，能够有效降低传输时延、减小抖动性，并且增加传输的确定性。

技术领域

本发明涉及一种以以太网发帧装置，尤其涉及一种用于工业以以太网的带有时钟同步功能的以以太网发帧送装置。

技术背景

工业以以太网是基于IEEE 802.3强大的区域和单元网络，通信速率快、应用广泛、开发和生产成本低、易于集成，能够完成控制系统中控制数据和信息数据的传输，被广泛应用于航空、铁路交通、工业制造等各个领域。

以时间同步及基于时间的调度是实现工业以以太网的一种手段，其中，实时以以太网交换机为实现实时以以太网的关键。所谓时钟同步是指将工业以以太网系统中的所有设备进行精密的时钟同步，保证任意两个设备之间的时间误差不超过确定值，从而确保实时以以太网中数据传输时延和抖动足够小。

为了确保以时间同步及基于时间的调度为实现原理的工业实时以以太网能够正常的工作，需要对实时以以太网交换机的调度引擎的正确性进行严格的测试。

国内的以以太网发帧装置主要集中在对传统以以太网的测试。在测试的过程中不能发送时统帧来实现整个测试系统的时钟同步，并且不能按照给定测试场景，多端口并行的在精确时间点有针对性的发送数据帧。所以急需一个具有同步时钟功能的以以太网发帧装置的实时以以太网检测设备。

四、发明内容

本发明设计了一种带同步时钟的以以太网发帧装置，用于解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种带同步时钟功能的以太网发帧装置，包括：发帧设备和整形设备，其中发帧设备的发送接口与整形设备的接收端口之间通过网线连接，其特征在于：

整形设备包括接收端口、发送端口、接收调度表存储结构、发送调度表存储结构、接收引擎、发送引擎、优先级仲裁结构、上位机适配器、实时数据缓存区、时钟同步控制结构、数据传递结构和调度表控制引擎，其中：

接收接口用于接收发帧设备发送的数据帧，并在数据帧上盖上时间戳；

发送接口用于在规定的时刻发送数据帧；

接收调度表存储结构用于存储该端口接收数据帧的调度表；

接收引擎用于从接收调度表存储中获取当前实时数据的接收窗口开启时间、接收窗口关闭时间、实时数据帧编号、数据帧长度、实时数据缓存区编号和下一条目的接收窗口开启时间；根据数据帧上的时间戳及数据帧的内容与调度表中时间窗口、实时数据帧编号、数据帧长进行匹配，若成功则将实时数据传输到调度表对应的缓存区中，否则将帧丢弃；

发送调度表存储结构用于存储该端口发送数据帧的调度表；

发送引擎用于在调度表中的发送时间点将实时数据从实时数据缓存区中发送出去，并且将下一个实时数据发送时间点报告给优先级仲裁结构；

优先级仲裁结构采用预计算的方式确保实时数据帧的及时发送，接收来自发送引擎的下一个数据帧发送时间，从而协调时钟同步帧及数据帧；

上位机适配器用于控制整形设备与上位机数据的交换；

实时数据缓存区用于储存数据帧；

时钟同步控制结构用于周期性发送时钟同步帧，实现发帧设备与整个测试系统的时间同步；

数据传递结构用于快速交换数据；