IEEE1588時鐘同步協(xié)議的硬件設計與驗證.pdf

1、隨著網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，各項應用中對頻率和時間同步的要求以及對其精度的要求越來越苛刻。GPS的高成本，政治和安全隱患等問題使得利用地面有線傳輸鏈路傳遞頻率和時間信號的需求應運而生。IEEE1588精確時鐘同步技術憑借著其在精度上的絕對優(yōu)勢，減少網(wǎng)絡組建的抖動延遲的影響的解決方法等突出點，在通信網(wǎng)絡中得到越來越多的關注和廣泛應用。
　　本文首先介紹了時鐘同步需求的產(chǎn)生背景和國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。闡述了PTN分組交換技術的原理，比較了PT

2、N網(wǎng)絡中常用的幾種時鐘同步技術的優(yōu)缺點。然后詳細分析了IEEE1588時鐘同步標準中定義的PTP協(xié)議，深入研究了IEEE1588的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，PTP設備類型和PTP同步機制。在此基礎上提出了一種基于PTP協(xié)議的時間和頻率同步的硬件實現(xiàn)方案，并使用Verilog硬件編程語言實現(xiàn)了整個電路。之后對PTP時鐘同步電路中各功能模塊的設計進行詳細闡述，給出了實現(xiàn)結(jié)構(gòu)框圖。最后搭建了功能測試的自測平臺，編寫了全面的仿真激勵，證實了其功能正確，并給出了

3、RTL仿真結(jié)果。使用QuartusⅡ工具完成綜合和布局布線，并根據(jù)得到的各項性能指標的報告，對設計進行了進一步優(yōu)化，最后達到了200MHz的時鐘頻率，5G的處理線速的性能指標。
　　本設計的特點在于：一是可以同時支持頻率同步和時間同步。以往的IEEE1588時鐘同步的設計通常僅支持時間同步，本設計中不僅支持協(xié)議中規(guī)定的時間同步處理，還通過發(fā)送sync報文產(chǎn)生的時間戳來實現(xiàn)了頻率同步功能。二是同時支持一步模式和二步模式且基于IEEE