利用DP83640实现网络系统的时钟同步(3)
时间:2025-02-26
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ComputerKnowledgeandTechnology电奠知氓与技术第5卷第31期(2009年11月)
2)Delay—Req消息处理
对于Delay消息。DP83640不支持将latency办11到Delay_Req消息的correctionFieldDelay_Req消息纪录入13和出口的时间值,这些时间值用来确定其滞留时问latency,并将其加到DeIay—Resp消息的correctionField字段。
从以上分析可以看到。应用DP83640可以精确地计算在栈内的滞留时间,同步效果更加精确。
1.4利用DP83640进行频率纠正和相位对准
通常分布式系统中各个节点上的时钟,是用一个晶振驱动的计数器来计量的。一般情况下两台计算机的晶振频率是不同的.导致trl'p时钟也以不同频率计数.在这里我们可以把晶振驱动的本地时钟看作硬件时钟H(t),对此硬件时钟进行采样形成软件时钟S“),s(0用来为PTP节点提供时间基准,即PTP时钟。以此PrrP时钟为基础的P1阳计数器}己录着时间值。DP83640能有效地调节采样频率和进行相位对准,同时还能在物理电路上保证品振的精确性。
DP83640具有几个内部时钟,包括本地参考时钟,一个被恢复的以太网接收时钟,一个P1’P时钟(其时间值记录在P1甲rIDR寄存器中),一个内部的PTP数字计数器,一个可以控制数字计数器和PrrP时钟速率(频率)的逻辑(参见图7)。
外部晶振或振荡器对本地参考时钟提供激励。本地参考时钟成为器件中所有时钟的核心。I)P83640能够将主I珊时钟和主P】【'P计数器相位对准,再将本地参考时钟锁频到trFP主时钟上。可以用下式简单的表述其过程:主本地时钟一+PTP主时钟一主计数器一8vnc报文时间一恢复主本地时钟一从时钟节点本地时钟一PrP从时钟一从计数器。
从接收的PI.P数据包中恢复接收时钟.并锁定到对接点中的发送时钟。在正常【作时利用IEEE1588盯P包,通过控制速率调节逻辑将从器件中的PTP时钟和计数器与主器件巾的胛P时钟和计数器相匹配;。将从系统的P1限时钟和计数器锁定到主系统的FIT时钟和计数器,DP83640通过有效调节硬件时钟,达到主从时钟的频率锁定和相化对准。t31(罔8为原理示意罔)
图7DP83640内部时钟图8频率锁定和相住对准示意图
TRDH和DP83640采用PTP速率(频率)控制寄存器(PTP—RATEH和P1ERA7tEl.)和PTP临时速毕控制寄存器(m
P】[’PTRDL)来调节IyI’P速率。具体采用哪种方式与主从时钟之问的频率差异有关,例如在开始同步时时间值相差较大。可通过固定速率纠正,当相差很小时转为临时速率纠正。
固定速率纠正可按如下方式编程:
1)将速率方向(0x8000表示更高,0x0000表示更低)和该值的上10位写入矾’P.RA饨H寄存器巾。
2)将时间差值的低16位写入P11P-RATEL寄存器。在速率丐到胛P-RAq’EL时乍效。
举例说明:假设主时钟上次同步后的计数器读数为a,从时钟自上次同步后计数器读数也为a。经过2秒,主时钟计数器记录的sync报文发送时间为b。从时钟计数器记录的接收时间为C,那么就有:
主时钟频率=(b—a)/2s.
从时钟频率=(c—a)/(2s+delay)。
(从时钟频率一主时钟频率),主时钟频率=dppm(百万分之一),
dxl0-Sx2/(b—a)=e.
将e的单位转化为亚毫微秒,假设其十六进制值为0x254DC4。那么就可依下述方式实现|同定速率纠正。
1)将0x0025写入P1mRA7I'EH。
21将0x4DC4写入PTPRATEL。
31DP83640根据此值调节本地从时钟频率使其等于主时钟频率。
对IrrP临时速率延时寄存器进行编程。在临时速率持续时间(记录在州11R—DURL寄存器中)结束后,胛P__TMP-RA,IE位清零,速率纠正数值将切回到固定速率纠正数值。临时速率延时按以下方式配置:
11临时速率持续时间为一个26位的数,单位是时钟周期。在默认的8ns参考时钟周期时,最大持续时间约为537—m。
21将临时速率持续时间的上lO位写入FrrPTRDH。
3)将临时速率持续时间的低16位写入P1rPTRDL。在写该寄存器时临时速率持续时间立即生效,并且会保持恒定,直到通过写寄存器操作进行修改。通常不需要改变临时速率的持续时间。H临时速率纠正与固定速率纠正的编程方法类似。临时速率在写入IyrP-RATEI.寄存器时立即生效,所以在设定临时速率前必须
2测试与结果
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