利用IEEE 1588和Blackfin嵌入式处理器实现设备时钟同步

IEEE 1588定义了一种称为“最佳主时钟”(BMC)算法的方法，用于选择主时钟设备。这种方法要求IEEE 1588网络的每台设备均提供一个数据集，描述其本地时钟的性质、质量、稳定性、唯一识别符和首选设置。当一台设备加入IEEE 1588网络时，它会广播其时钟的数据集，并接收所有其它设备的数据集。利用所有参与设备的数据集，每台设备均运行同一BMC算法，以确定主时钟及其自己的未来状态（主时钟或从时钟）。由于所有设备均采用同样的数据独立执行同一算法，因此结论将会相同，设备之间不需要进行任何协商。有关BMC算法的更多详细信息，请看参考文献2和3。

ADSP-BF518处理器支持IEEE 1588

ADI公司Blackfin DSP系列最近新增一款产品：ADSP-BF518处理器。像前款产品ADSP-BF537,4一样，该处理器内置“以太网媒体访问控制器”(EMAC)模块。它还具有TSYNC模块，进一步扩展了支持IEEE 1588标准EMAC功能的能力；还提供其它额外特性，可支持以太网的各种IEEE 1588应用。图5显示了TSYNC模块的框图。 ADSP-BF51共模电感器x Blackfin处理器硬件参考提供了更多信息。

图5. ADSP-BF518处理器TSYNC模块的框图

分组检测

ADSP-BF518处理器可以检测IEEE 1588的所有事件消息，包括送入和送出的分组，并为其提供硬件时间戳。因为事件消息时间戳的精度及其提取位置会影响路径延迟的对称性和稳定性要求，所以IEEE 1588系统的精度在很大程度上取决于这二者。ADSP-BF518的TSYNC模块持续监控MAC控制器与以太网“物理接口收发器”(PHY)之间的硬件接口，即“媒体独立接口”(MII)，并且只要检测到事件消息，就会产生硬件时间戳，这一功能可提高ADSP-BF518的同步精度。

事件消息检测功能是可编程的，基本配置有两种：支持IEEE 1588-2002（默认状态）或支持IE塑封电感EE 1588-2008。此外，这种可编程能力还支持将来版本的IEEE 1588，以及其它要求时间戳的一般协议，包括配置为给进出处理器的每个以太网分组加上时间戳。

灵活的时钟源

本地时钟的属性对于IEEE 1588系统的性能很重要。为了满足各种不同应用的要求，ADSP-BF518处理器可提供三种本地时钟源选项：系统时钟、外部时钟或以太网时钟。如果应用具有特定时钟要求，则可以选择“外部时钟”，并提供定制时钟源。如果主时钟设备与从时钟设备“背靠背”连接，由于“功率电感以太网时钟”来自以太网线路，而且两台设备采用同一时钟工作，因此该时钟选项可以提供良好的精度。一般应用可以选择处理器的“系统时钟”作为时钟源。

所选源时钟也由TSYNC模块驱动，通过特定引脚Clockout作为处理器输出，系统的其它部分可利用该输出提供本地时间信息。

PPS输出

“每秒脉冲”(PPS)信号是时间信息的物理表示。它名义上是一个1-Hz信号，在每个1秒转换时间发出一个脉冲。它可用来控制本地设备，或者在发生网络故障时提供辅助时间通道。它也可以用于测试。两台设备的PPS信号之间的相位差是二者时间偏移的物理量度。

ADSP-BF518处理器提供灵活的PPS输出。它利用可编程“开始时间”(PPS_ST)和周期(PPS_P)产生一个在时间(PPS_ST + n × PPS_P)发出脉冲的信号，其中n = 1, 2, 3…。基本用法是将PPS_P设置为1秒，并将PPS_ST设置为用秒数表示的将来任一时刻，从而产生PPS信号。参考基本用法，电感封装可以利用这种PPS输出功能产生具有可编程频率和开始时间的周期性信号。

辅助快照

一些应用可能需要按照标志信号切换指示，给某一事件加上时间戳。ADSP-BF518的TSYNC模块通过辅助“快照”功能，使用一个专用引脚来接收外部标志，以便实现这种请求。切换标志将触发该模块捕捉时间戳寄存器中的当前本地时间，供软件访问。

报警

如果应用需在特定时间执行一项任务，则可以用TSYNC模块的“报警”功能。这项功能可以设置本地绝对时间，到达该时间时，就会触发处理器中断。然后，软件便可利用中断执行任务。

可调时钟

TSYNC模块的可调时钟是一种“基于加数&rd塑封电感器quo;的时钟。如图6所示，它获得一个固定输入时钟信号，并输出该输入的“盗取脉冲”版本信号：对于每个输入时钟，“加数”的值增加到累加器中，并且每次累加器溢出时，进位位就会驱动“本地时间计数器”，从而产生以脉冲计数值表示的本地时间。更改加数可以调整本地时钟的频率，因为加数决定累加器溢出的频率，从而决定本地时间计数器递增的频率。如果输入时钟的频率为Fin，且加数的值为A，则本地时钟频率为：

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