ieee1588时钟同步协议硬件设计和验证

《ieee1588时钟同步协议硬件设计和验证》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、国内图书分类号：TN47学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文IEEE1588时钟同步协议的硬件设计与验证硕士研究生：陶丽导师：张岩教授申请学位：工学硕士学科、专业：微电子学与固体电子学所在单位：深圳研究生院答辩日期：2010年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN47U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeofEngineeringAHARDWAREDESIGNOFIEEE1588PRECISIONCLOCKSYNCHRONIZATIONPROTOCOLCandida

2、te:TaoLiSupervisor:Prof.ZhangYanAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MicroelectronicsandSolid-StateElectronicsAffiliation:ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence:December,2010Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着网络技术的飞速发展，各项应用中对频率和时间同步的要求以

3、及对其精度的要求越来越苛刻。GPS的高成本，政治和安全隐患等问题使得利用地面有线传输链路传递频率和时间信号的需求应运而生。IEEE1588精确时钟同步技术凭借着其在精度上的绝对优势，减少网络组建的抖动延迟的影响的解决方法等突出点，在通信网络中得到越来越多的关注和广泛应用。本文首先介绍了时钟同步需求的产生背景和国内外的研究现状。阐述了PTN分组交换技术的原理，比较了PTN网络中常用的几种时钟同步技术的优缺点。然后详细分析了IEEE1588时钟同步标准中定义的PTP协议，深入研究了IEEE1588的系统结构，PTP设备类型和PTP同步机制。在此基础上提出了一种基于PTP协议的时间

4、和频率同步的硬件实现方案，并使用Verilog硬件编程语言实现了整个电路。之后对PTP时钟同步电路中各功能模块的设计进行详细阐述，给出了实现结构框图。最后搭建了功能测试的自测平台，编写了全面的仿真激励，证实了其功能正确，并给出了RTL仿真结果。使用QuartusⅡ工具完成综合和布局布线，并根据得到的各项性能指标的报告，对设计进行了进一步优化，最后达到了200MHz的时钟频率，5G的处理线速的性能指标。本设计的特点在于：一是可以同时支持频率同步和时间同步。以往的IEEE1588时钟同步的设计通常仅支持时间同步，本设计中不仅支持协议中规定的时间同步处理，还通过发送sync报文产生

5、的时间戳来实现了频率同步功能。二是同时支持一步模式和二步模式且基于IEEE1588v2支持透传时钟和延迟测量机制。由于实现的复杂度，目前普遍的方案都是仅实现一步模式。本文中通过分多组存储，同时读取比较的方式和以源端口编号为地址索引来存储/读取报文序列号的方式，实现了快速匹配s源端口编号和序列号，从而实现了二步模式下的处理功能。三是在硬件实现上采取多级流水结构，保证每11拍处理一个报文，从而实现了200MHz的频率，5G的线速指标。关键词：IEEE1588；PTP；时钟同步I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofinte

6、rnettechnology,moreandmoreapplicationsdemandhigheraccuracyoffrequencyandclocksynchronization.BecauseofthehighcostandpoliticalandsecurityhiddendangerinusingGPStheideaofpassingfrequencyandclocksignalbygroundwiretransmissionlinkarisesatthehistoricmoment.Withtheabsoluteadvantageinhighprecisiona

7、ndsolutionsthatreducetheinfluenceofshakingdelayinnetwork,IEEE1588precisionclockprotocolgetsmoreandmoreattentionandwidelyusedincommunicationnetwork.Thebackgroundofclocksynchronizationdemandandthedomesticandoverseasresearchsituationsareintroducedatfirst.Ex