[发明专利]一种获取和更新透明时钟的电路及方法

说明书

一种获取和更新透明时钟的电路及方法，包括：MII接口监听模块，到达时间戳记录模块，计时器，MAC层处理模块，离开时间戳记录模块，透明时钟计算模块，透明时钟更新模块和到达时间戳表和配置参数表。时间触发以太网中一项关键的技术就是时钟同步。时钟同步是将分布设备的时钟维持同步，而透明时钟技术是实现时钟同步的方法之一。本发明针对透明时钟的获取及更新提出了一种电路实现。本发明具有能够快速获取精确透明时钟，并且可以及时修改同步消息中的透明时钟值的优点，能够为高精度时钟同步提供基础保证。

技术领域

本发明提出的一种获取和更新透明时钟的电路及方法，主要在时间触发以太网中应用，属于智能信号处理电路领域。

背景技术

时间触发以太网是一种新型的实时以太网架构，在该架构中，所有通信动作都严格按照时间表进行驱动，通过设计时间表可以保证整个网络进行无冲突通信，即所有数据包不会发生资源竞争的情况，从而具备了强实时、延迟抖动小的特性。这些特性使得时间触发以太网非常适合应用于工控、航空航天、汽车电子以及机器人等对实时性有严格要求的系统。同时，时间触发以太网又具备传统以太网的高带宽、易扩展等优势，因此，时间触发以太网是一项很有应用前景的技术。

时间触发以太网中一项关键的技术就是时钟同步。时钟同步是将分布设备的时钟维持同步，而透明时钟技术是实现时钟同步的方法之一。本发明针对透明时钟的获取及更新提出了一种电路实现。

在时间触发以太网中，透明时钟的获取主要包含两部分：链路延迟获取和设备驻留时间获取。目前，链路延迟获取主要采用IEEE 1588协议中的点对点传输测量机制，但是，该机制需要多次“握手”发包，不适用于时间触发以太网中单包传输的协议要求。而设备驻留时间的获取比较麻烦，现有方法主要有软件测量法、硬件测量法。其中，软件测量法实现简单，但是由于采用CPU计时，精度很低；硬件测量法通过设计专用硬件，在设备的进出口对同步消息进行时间戳标记，从而获得数据包的设备驻留时间，精度高，实现复杂。

现有方法主要存在的问题：无法将获取的链路延迟和设备驻留时间写入同步消息中。在时间触发以太网中，同步消息在网络中传输时，设备和链路需要及时更新同步消息的透明时钟值，也就是把同步消息在该设备中的驻留时间和在链路上的链路延迟及时更新至同步消息的透明时钟域。目前的方法可以获得链路延迟和设备驻留时间，但是不能将这些值及时更新至同步消息的透明时钟域。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有技术存在无法在网络设备中及时更新同步消息的透明时钟值的难题，本发明提出一种获取和更新透明时钟的电路及方法。由于透明时钟域只能在同步消息未离开设备之前修改，而同步消息在设备中的驻留时间需要同步消息离开设备时才能计算，因此，无法将真实的驻留时间写入同步消息中，我们需要在同步消息离开设备之前，对同步消息的设备驻留时间提前估算，并更新同步消息中的透明时钟域。为了使得估算结果接近真实驻留时间，本发明设计的硬件电路可以保证：从驻留时间计算开始到同步消息离开结束，这段时间近似为常数时间，从而可以提前得到近似的设备驻留时间。同时，链路延迟也需要在网络设备中进行测量，并更新至同步消息中。由于链路延迟的不确定性主要是由环境温度、线路老化等因素引起的，因此链路延迟在一段时间内会维持不变，本发明中，会对链路的链路延迟进行定期更新，而在透明时钟计算时，按照最近更新的链路延迟进行计算，不进行实时测量。

本发明的技术方案为：一种获取和更新透明时钟的电路，包括：MII接口监听模块、到达模块、MAC层处理模块、透明时钟更新模块、离开时间戳记录模块、透明时钟计算模块、透明时钟计算模块；其中透明时钟计算模块包括寄存器；