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精确时间基础IP核: IEEE1588v2普通和边界时钟

 

 

 

精确时间基础是Xilinx FPGA的IEEE1588-2008 v2兼容时钟同步IP内核。它能够准确地为IEEE 1588报文打上时间戳，并提供兼容的计时器。所有这些过程均由硬件模块执行。

精确时间基础IP包含不同的硬件和软件元素：

  • 硬件时间戳单元（TSU）能够准确地为IEEE 1588事件消息加时间戳，并提供具有亚微秒精度的可调计时器。实际上，精确时间基础提供了两种版本的TSU：PTB TSU和PTBLite TSU。
  • PTB TSU被设计为连接到MAC和PHY之间的介质独立接口（[G] MII），解析所有以太网帧并检查哪些是IEEE 1588。

 

 
  • PTBLite TSU利用Zynq GMAC中包含的PTP解析器，以使用较少的FPGA资源来提供TSU，但PS GMAC上的IEEE 1588硬连线逻辑施加了一些限制。

两种版本的TSU都可以使用内部可调定时器或从另一个TSU获取其定时器值。因此，多个以太网连接可以共享同一计时器，或者不同的以太网连接可以具有各自的计时器。

 

  • 软件PTP参考设计。SoC-e提供了Linux内核补丁，该补丁允许使用Linux PTP硬件时钟（PHC）子系统访问TSU。还提供了带有其他功能的开源LinuxPTP软件堆栈的修改版本。由于其模块化设计，移植到其他操作是可行的。

以下Xilinx FPGA系列可以支持精确时间基础：

  • 7系列（Zynq，Spartan，Artix，Kintex，Virtex）
  • Ultrascale（Kintex，Virtex）
  • Ultrascale +（Zynq MPSoC，Kintex，Virtex）

通过利用新的Xilinx Vivado工具，可以轻松地将其集成到你的FPGA设计中，该工具允许在图形用户界面中使用IP内核，并以简便的方式配置IP参数。

精确时间基础IP核的主要功能：

硬件功能：

  • 支持10/100/1000Mbps/AXI-Stream（用于10Gbps/25Gbps）接口
  • 32位秒/32位纳秒计数器
  • 32位亚纳秒频率调整
  • 每秒一脉冲输出
  • 可选频率输出（1 KHz/2 KHz/4 KHz/8 KHz/16 KHz/32 KHz）
  • 最低的FPGA资源利用率
  • 警报生成
  • 事件时间戳记

软件功能：

  • 普通时钟和边界时钟操作
  • 端到端和点对点延迟机制支持
  • 在第2层（以太网）和第3层（IPv4）接口上均支持PTP
  • 它可以与HSR-PRP和网管以太网IP内核结合使用
  • VLAN支持
  • 工业配置文件：默认、电源、电源实用程序IEC 61850-9-3、IEEE 802.1AS
  • 汽车配置文件：IEEE 802.1AS通用PTP（gPTP）配置文件
  • 企业配置文件/5G/电信配置文件：G.8265.1，G.8275.1和G.8275.2

在IEEE 1588系统中获得的最终精度取决于许多因素（本地时钟的频率和质量，数据链中时间戳的位置等）。作为参考，下图显示了商业Grandmaster设备生成的PPS与Zedboard Avnet Devopment Platfrom生成的PPS之间的测量误差，Zedboard Avnet Devopment Platfrom在ARM处理器中运行LinuxPTP软件堆栈，并使用精确时间基础进行硬件辅助时间戳（+/-50 ns）。

 

 

参考设计支持的板：

  • SoC-e SMARTzynq brick（推荐）
  • 对于其他Xilinx/Avnet/SoC-e板，我们可以提供限时IP内核进行评估。

欲了解更多信息，请366793.com：info@366793.com。

 
 

 


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