[发明专利]一种用于IEEE 1588v2协议的以太网MAC模块实现装置及实现方法

摘要

本发明涉及一种用于IEEE 1588v2协议的以太网MAC模块实现装置及实现方法，包括MAC接收模块和MAC发送模块；所述MAC接收模块负责所有以太网报文接收，在FPGA或ASIC上实现；所述MAC发送模块负责所有以太网报文发送，MAC发送模块还负责将发送以太网报文发送时间戳返回给PTP协议栈；所述MAC发送模块由软件程序和硬件逻辑构成；所述MAC发送模块软件程序安装在CPU或DSP平台上，负责与PTP时间戳相关部分辅助计算及MAC部分控制功能；所述MAC发送模块硬件逻辑在FPGA或ASIC上实现，负责PTP时间戳处理、与时间戳相关部分实时计算、MAC层协议实现；本发明MAC接收模块与PTP协议栈之间、MAC发送模块与PTP协议栈之间以及MAC发送模块的软件程序和硬件逻辑之间的交互减少，且相互之间均不需要等待。

主权项

1.一种用于IEEE 1588v2协议的以太网MAC模块实现装置，包括MAC接收模块和MAC发送模块；其特征在于：所述的MAC接收模块负责所有以太网报文的接收，在FPGA或ASIC上实现；所述的MAC发送模块负责所有以太网报文的发送，MAC发送模块在需要的时候还负责将发送以太网报文的发送时间戳返回给PTP协议栈；所述的MAC发送模块由软件程序和硬件逻辑构成；所述MAC发送模块软件程序安装在CPU或DSP平台上，负责与PTP时间戳相关部分的辅助计算及MAC部分控制功能；所述MAC发送模块硬件逻辑在FPGA或ASIC上实现，负责PTP时间戳处理、与时间戳相关部分的实时计算、MAC层协议实现；所述的MAC发送模块由报文控制字段生成及添加模块、控制字段解析模块、UDP报文CHECKSUM计算模块、PTP报文CORRECTION_FIELD计算模块、PTP报文时间戳处理模块、输出控制模块和时间戳返回控制模块组成；所述的报文控制字段生成及添加模块为软件程序，安装在CPU或DSP平台上；所述的控制字段解析模块、UDP报文CHECKSUM计算模块、PTP报文CORRECTION_FIELD计算模块、PTP报文时间戳处理模块、输出控制模块和时间戳返回控制模块为硬件逻辑，在FPGA或ASIC上实现；所述的报文控制字段生成及添加模块实现：①接收PTP协议栈下发的报文，辅助计算PTP报文中与时间戳相关部分字段的内容并生成控制字段；②将生成的控制字段与PTP协议栈下发报文合并，发送给控制字段解析模块；所述的控制字段解析模块实现：①对输入报文进行解析，提取控制字段；②分析控制字段的内容，控制UDP报文CHECKSUM计算模块、PTP报文CORRECTION_FIELD计算模块、PTP报文时间戳处理模块、输出控制模块和时间戳返回控制模块的工作；③计算UDP报文CHECKSUM的偏移位置，计算PTP报文的correction_Field和发送时间戳的偏移位置；所述的UDP报文CHECKSUM计算模块实现：根据已有控制信息及重新计算后的CORRECTION_FIELD字段或发送时间戳字段，实时重新计算UDP报文的CHECKSUM字段；所述的PTP报文CORRECTION_FIELD计算模块实现：根据已有控制信息及获取的报文发送时间戳，按照公式：旧correction_Field+(发送时间戳‑接收时间戳)，实时计算PTP报文的新correction_Field；所述的PTP报文时间戳处理模块实现：包括时间戳的获取、补偿、填充及保持功能；从输出控制模块获取时间戳后，先对获取时间戳进行处理延迟及传输延迟补偿，得到补偿时间戳；然后根据当前报文的类型将补偿时间戳填充到发送报文中或者先将补偿时间戳保持；若是保持，还要将补偿时间戳填充到下一个发送报文中；所述的输出控制模块实现：将更改后的输入报文进行PAD填充及CRC计算，然后按照节拍发送出去，在发送时记录报文的发送时间戳；所述的时间戳返回控制模块实现：在需要返回报文的发送时间戳时，负责按照规定的格式组成返回数据包，发送给PTP协议栈。