CN101834685A - 1588报文提取处理方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种1588报文提取处理方法及设备，方法包括：针对数据流中的每一个报文生成时间戳；识别所述数据流中的1588报文，缓存识别的1588报文以及与所述识别的1588报文对应的时间戳；读取缓存的时间戳以及与所述缓存的时间戳对应的1588报文；发送读取的时间戳及与所述读取的时间戳对应的1588报文。本发明实施例针对数据流中的每一个报文生成时间戳，并将识别后提取的1588报文及相应的时间戳发送给接收端处理，简化了1588报文的硬件提取处理部分的操作，节约了专用集成电路资源。

Description

1588报文提取处理方法及设备

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种1588报文提取处理方法及设备。

背景技术

随着网络通信技术的迅速发展，工厂自动化、测试和测量以及通信中的大量应用要求非常精密的时间同步，在通信领域中甚至已经对时间同步提出了微秒级的要求，由此，出现了电气电子工程师学会(Institute of Electrical andElectronics Engineers，IEEE)1588。

IEEE 1588的全称为网络化测量和控制系统的精确时钟同步协议IEEE标准(IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for NetworkedMeasurement and Control Systems)，简称为精确时间协议(Precise TimeProtocol，PTP)。该协议的目的是在以太网中保持不同节点之间的时间同步，并且精确度能够达到微秒级。

PTP是一个分布式协议，网络系统中的实时时钟被组织在主从同步体系中，其中体系顶层时钟--grandmaster时钟给整个系统定义了参考定时源。从时钟根据定时信息调节自身时钟同步到体系中的主时钟，网络系统中的各个网元通过交换PTP定时消息实现同步。其中，PTP定时消息即1588报文，包括Event消息和General消息。要交换1588报文，需要从数据流中提取1588报文，并进行相应处理。

1588报文的提取处理通过软件和硬件的配合实现。即一部分由软件处理，一部分由硬件处理。

现有技术中，1588报文的硬件提取处理部分主要是采用ASIC提取域信息，具体包括：为每个报文生成时间戳，并随路发送；识别并提取1588报文并区分1588报文类型；对event消息进行时间戳提取，并将时间戳保存在专用的时间戳RAM中，供时钟板软件接口处理；在OC/BC端口模式下提取1588报文中相关的域信息，并保存在RAM中，供时钟板软件接口处理。

1588报文的软件提取处理部分是：在OC/BC模式下读取保存在RAM中的相关1588报文信息，根据协议定义完成计算得到校验值。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下缺陷：硬件提取处理部分需要识别处理1588报文，并根据不同的延迟模式、端口模式提取各个报文中的相关域信息，处理和计算复杂，需要占用多的专用集成电路资源。

发明内容

本发明实施例提出一种1588报文提取处理方法及设备，以简化1588报文的硬件提取处理部分的操作，节约专用集成电路资源。

本发明实施例提供了一种1588报文提取处理方法，包括：

针对数据流中的每一个报文生成时间戳；

识别所述数据流中的1588报文，缓存识别的1588报文以及与所述识别的1588报文对应的时间戳；

读取缓存的时间戳以及与所述缓存的时间戳对应的1588报文；

发送读取的时间戳及与所述读取的时间戳对应的1588报文。

本发明实施例还提供了一种用于实现1588报文提取处理的设备，包括：

时戳生成电路，用于针对数据流中的每一个报文生成时间戳；

识别电路，用于识别所述数据流中的1588报文；

缓存电路，与所述时戳生成电路、识别电路相连，用于缓存识别的1588报文以及与所述识别的1588报文对应的时间戳；

发送处理电路，与所述缓存电路相连，用于读取缓存的时间戳以及与所述缓存的时间戳对应的1588报文，并发送读取的时间戳及与所述读取的时间戳对应的1588报文。

上述实施例本发明实施例针对数据流中的每一个报文生成时间戳，并将识别后提取的1588报文及相应的时间戳发送给接收端处理，简化了1588报文的硬件提取处理部分的操作，节约了专用集成电路资源，减小了报文提取处理逻辑规模，从而降低了硬件处理部分因为协议变化引入的风险代价。并且，硬件提取处理部分操作的简化使得1588报文的软件提取处理部分可以承担更多的操作，提高了对1588报文提取处理的灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的1588报文提取处理方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的1588报文提取处理方法在专用集成电路中实现的原理图；

图3为本发明实施例提供的1588报文提取处理方法中对外接口发送的信号示意图；

图4为本发明实施例提供的用于实现1588报文提取处理的设备的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的用于实现1588报文提取处理的设备中报文识别分流处理的示意图；

图6为本发明实施例提供的用于实现1588报文提取处理的设备中发送处理电路的示意图；

图7为本发明实施例提供的用于实现1588报文提取处理的设备中时分复用发送处理的示意图；

图8为本发明实施例提供的用于实现1588报文提取处理的设备中对外接口电路45发送的信号的数据结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的1588报文提取处理方法的流程图。如图1所示，该方法包括：

步骤11、针对数据流中的每一个报文生成时间戳；

本步骤无需区分延迟模式、端口模式，将检测到数据流中的每一个报文头的时刻，记录下来作为报文对应的时戳信号即时间戳随路送出，由于检测到报文的头时刻就将时间戳记录下来，因此，可以保证时戳记录的及时性，同时，此时记录不需要进行校准等操作，可以保证时戳的准确性。时间戳生成后，每个报文都有一个同步传送的时间戳。时间戳和报文一起并行传送出去，且时间戳和对应报文的报文头对齐。

此外，本步骤中并不区分延迟模式、端口模式，对每一个报文都采用相同的处理步骤，因此，简化了1588报文的硬件提取处理部分的操作，减小了报文提取处理逻辑规模；同时，实际应用中可能存在着协议升级的情况，而协议的升级可能会导致在不同延迟模式或端口模式下对报文处理方式的不同，如果硬件设计时只针对某一延迟模式或端口模式进行设计，那么由于协议升级后可能会带来某一模式处理方式的升级，使得硬件也得跟着升级；而本步骤中由于并不区分各种模式，因此，即使协议进行了升级，由于硬件处理并不涉及针对各种模式的处理，所以硬件也不需要升级，从而降低了硬件处理部分因为协议变化引入的风险代价。

步骤12、识别所述数据流中的1588报文，缓存识别的1588报文以及与所述识别的1588报文对应的时间戳；

1588报文并不单独存在，而是位于以太网数据流中，如位于GE/XGE(Gigabit Ethernet/X Gigabit Ethernet，千兆以太网/10倍千兆以太网)数据流中，以以太网报文的形式存在。因此，需要对以太网数据流进行识别，得到识别出的1588报文。

当接收到GE/XGE数据流时，可以根据数据报文中的“DA”域、“TYPE”域、1588报文类型等匹配条件，完成数据流中的1588报文识别，并将识别出来的1588报文与随路的时间戳一起缓存。如将识别出的1588报文和随路时间戳写入存储器中缓存，以等待读取处理。

由于从XGE数据流中识别1588报文时，只需要判断报文头开始的前若干个字节中的“DA”域、“TYPE”域、“1588”域、“PKT”域，因此，只需缓存报文的前面若干个字节，就可以识别1588报文，不需要缓存整个报文，也不需要搜索指定位置的相关域信号进行相关操作计算，从而大大节省了缓存空间，减轻了处理电路的负荷。

步骤13、读取缓存的时间戳以及与所述缓存的时间戳对应的1588报文；

如以一个报文为调度粒度，每次读取报文前，先读取缓存的时间戳，再继续读取时间戳对应的报文；或者先读取时间戳对应的报文，再读取缓存的时间戳，完成对报文和时间戳进行时分复用发送。

步骤14、发送读取的时间戳及与所述读取的时间戳对应的1588报文。

例如，可以通过对外接口以串行输出的方式向接收端如系统处理单元发送读取的时间戳与所述读取的时间戳对应的1588报文。这里的系统处理单元可以由具有处理能力的芯片(如CPU、MCU、DSP等)及其外围电路组成，用于对提取的1588报文及时间戳进行后续处理。

上述步骤14中，对外接口可同时发送用于指示时间戳的时间戳指示信号，以供接收端后续对时间戳进行识别处理。这里的接收端如系统处理单元可以由具有处理能力的芯片(如CPU、MCU、DSP等)及其外围电路组成，用于对提取的1588报文及时间戳进行后续处理。

上述步骤11～步骤14可用专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)，或者可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，PLD)等硬件单元实现，在此并不限定。如图2所示，该硬件单元可包括报文识别分流处理和时分复用发送处理两部分。其中，报文识别分流处理部分可包括上述步骤11及步骤12中的识别部分；时分复用发送处理部分可包括上述步骤12中的缓存部分及上述步骤13、步骤14。

依次读取缓存的时间戳、与读取的时间戳对应的1588报文之后，本发明实施例提供的1588报文提取处理方法还可包括：

对读取的时间戳与对应的1588报文进行FCS校验；即对每个时间戳及对应的报文一起进行FCS校验计算后，生成FCS校验值。

此时，上述步骤14中，发送读取的时间戳及与读取的时间戳对应的1588报文还可包括：

在对应的1588报文之后向接收端发送FCS校验值。

即将时间戳固定在1588报文之前的位置、FCS校验值固定在1588报文之后的位置进行传送，如图3所示，依次传送时间戳、1588报文以及FCS校验值。

本发明实施例提供的1588报文提取处理方法还可包括：

通过对外接口向系统处理单元发送随路时钟、数据有效指示信号、数据的报文头指示信号、数据的报文尾指示信号、串行通道号等，后续系统处理单元可以根据这些信号对报文进行处理。

本发明实施例提供的1588报文提取处理方法还可包括：

通过对外接口向系统处理单元发送相应的奇偶校验位，用于对所述随路时钟信号、数据有效指示信号、数据的报文头指示信号、数据的报文尾指示信号、串行通道号、读取的时间戳及与所述读取的时间戳对应的1588报文进行校验。即另外，整个对外接口还增加1比特(bit)奇偶校验位，用来检查对外接口时间戳、1588报文、输出数据有效指示信号、输出数据的报文头指示信号、输出数据的报文尾指示信号、输出串行通道号等所有输出信号的数据传递是否有误。

本发明实施例中，奇偶校验位可以单独作为一路进行发送。

上述方法实施例提供的技术方案通过将提取的1588报文及相应的时间戳发送给系统处理单元处理，并不区分延迟模式、端口模式，对每一个报文都采用相同的处理，简化了1588报文的硬件提取处理部分的操作，减小了报文提取处理逻辑规模，同时，实际应用中可能存在着协议升级的情况，而协议的升级可能会导致在不同延迟模式或端口模式下对报文处理方式的不同，如果硬件设计时只针对某一延迟模式或端口模式进行设计，那么由于协议升级后可能会带来某一模式处理方式的升级，使得硬件也得跟着升级；而本步骤中由于并不区分各种模式，因此，即使协议进行了升级，由于硬件处理并不涉及针对各种模式的处理，所以硬件也不需要升级，从而降低了硬件处理部分因为协议变化引入的风险代价。并且，硬件提取处理部分操作的简化也使得1588报文的软件提取处理部分可以承担更多的操作，提高了对1588报文提取处理的灵活性。同时，采用时分复用的方法传递报文及对应的时间戳，使得系统处理单元可以通过同一传输通道接收报文及时间戳，后续可以直接对报文及时间戳进行处理，增加了处理效率。此外，本发明实施例中通过FCS校验可以实现增加传输的报文的准确性；通过奇偶校验可以增加所有传输数据的准确性。

图4为本发明实施例提供的用于实现1588报文提取处理的设备的结构示意图。如图4所示，该专用集成电路包括：时戳生成电路41、识别电路42、缓存电路43、发送处理电路44。发送处理电路44发送的信号经对外接口电路45的处理发送至接收端如系统处理单元。

其中，时戳生成电路41用于针对数据流中的每一个报文生成时间戳；

识别电路42用于识别数据流中的1588报文。

如图5所示，时戳生成电路41及识别电路42可用于实现图2所示的报文识别分流处理。时戳生成电路41不区分延迟模式、端口模式，将检测到的GE/XGE数据流中的每一个报文头的时刻都记录下来，作为报文对应的时间戳随路送出，保证时间戳记录的及时性和准确性。经过时戳生成电路41后每个报文都有一个同步传送的时间戳。识别电路42根据IEEE 1588V2协议中定义的GE/XGE的DA、TYPE域、1588报文类型等匹配条件，完成数据流中的1588报文识别，并将识别出来的1588报文和随路的时间戳发送给时分复用发送处理部分。

时分复用发送处理部分包括缓存电路43、发送处理电路44。

缓存电路43与所述时戳生成电路41、识别电路42相连，用于缓存识别的1588报文以及与所述识别的1588报文对应的时间戳。发送处理电路44与所述缓存电路43相连，用于读取缓存的时间戳以及与所述缓存的时间戳对应的1588报文，并发送读取的时间戳及与所述读取的时间戳对应的1588报文。具体地，发送处理电路44可通过串行方式依次发送缓存的时间戳以及与所述缓存的时间戳对应的1588报文。

如图6所示，发送处理电路44可包括读取单元441及输出处理电路442，读取单元441用于读取缓存的时间戳以及与所述缓存的时间戳对应的1588报文。输出处理电路442用于发送读取的时间戳及与所述读取的时间戳对应的1588报文。

输出处理电路442还可包括时间戳指示电路4424，用于在发送读取的时间戳与及所述读取的时间戳对应的1588报文的同时，发送指示所述时间戳的时间戳指示信号，以供接收端后续进行提取处理。其中，接收端详见上述方法实施例中的说明。

输出处理电路442还可包括FCS校验电路4422，用于对读取的时间戳及与所述读取的时间戳对应的1588报文进行FCS校验，得到FCS校验值，并用于向接收端发送所述FCS校验值。

输出处理电路442还可包括随路时钟电路4421、数据有效指示电路4425、报文头尾指示电路4426、串行通道号输出电路4427、奇偶校验电路4423。

随路时钟电路4421用于发送随路时钟信号；

数据有效指示电路4425用于发送数据有效指示信号；

报文头尾指示电路4426用于发送数据的报文头指示信号以及数据的报文尾指示信号；

串行通道号输出电路4427用于发送串行通道号；

奇偶校验电路4423用于发送相应的奇偶校验位，以对所述随路时钟信号、数据有效指示信号、数据的报文头指示信号、数据的报文尾指示信号、串行通道号、读取的时间戳及与所述读取的时间戳对应的1588报文进行校验。

相应地，对外接口电路45可包括8个引脚：第一引脚～第八引脚。

其中，第一引脚输出随路时钟信号“sch2ptp_clk”。

第二引脚向接收端如系统处理单元发送读取的时间戳与所述读取的时间戳对应的1588报文。在输出处理电路442包括FCS校验电路4422的情况下，所述第二引脚还向接收端发送FCS校验值。第二引脚输出的信号可用“sch2ptp_data[M-1:0]”来表示。

第三引脚输出奇偶校验位“sch2ptp_parity_chk”。

第四引脚输出时间戳指示信号“sch2ptp_ts_flag”，以使所述接收端如系统处理单元进行后续的软件提取处理。

第五引脚输出数据有效指示信号“sch2ptp_val”。

第六引脚输出数据的报文头指示信号“sch2ptp_sop”。

第七引脚输出数据的报文尾指示信号“sch2ptp_eop”。

第八引脚输出串行通道号“sch2ptp_tnl”。

如图7所示，缓存电路43、发送处理电路44可用于实现图2所示的时分复用发送处理。其中，缓存电路43将报文识别分流处理部分发送的1588报文和随路时钟写入存储器中缓存，以等待发送处理电路44的读取。缓存容量的大小由实际报文入口带宽和调度带宽来决定。发送处理电路44检测到同步缓存中存有数据时，开始启动调度，调度粒度为一个报文。每次读取报文前，发送处理电路44先将缓存的时间戳读取出来，再继续读取对应的报文，便实现了报文和时间戳的时分复用发送。FCS校验电路4422对每个时间戳和对应的报文一起进行FCS校验计算后，再发送出去。FCS校验电路4422计算的同时，发送处理电路44可以启动对下一个时间戳及对应报文的调度。

此时，所述第一引脚还可用于向所述接收端如系统处理单元发送所述FCS校验值。此时，对外接口电路45发送的数据结构如图3所示。由于GE/XGE数据流中的1588报文定时发送，且提取出来的1588报文间隔满足可下插随路时间戳和FCS校验值，因此，可采用时分复用的方法将随路的时间戳放在每一个1588报文的报文头之前发送，同时只需增加1bit随路时戳指示信号来指示时戳。

所述对外接口电路45还可通过第三引脚向接收端如系统处理单元发送与所述第二引脚发送的时间戳、1588报文以及第一、四～八引脚输出的信号对应的奇偶校验位。此时，对外接口电路45发送的信号的数据结构如图8所示。时间戳固定在1588报文之前的位置发送，并将对应的FCS校验值添加到1588报文结尾的位置发送。另外，1bit奇偶校验位用来检查对外接口电路45所有输出信号的数据传递是否错误。由于把1588报文的内容和对应的时间戳都通过对外接口提取送出，降低了协议变化引入的报文处理变化的风险；FCS和奇偶校验比特的添加，为提取报文和时间戳的正确传递提供了双重校验保证。

对外接口电路45的输出信号或引脚可如表1所示：

表1

信号命名	方向	位宽	描述说明
				sch2ptp_clk	0	1	输出随路时钟
sch2ptp_data[M-1:0]	0	M	输出串行数据(M为串行数据位宽，可选1、2、4、8这4个值，可以根据所需报文带宽选择串行数据位宽)。
				sch2ptp_val	0	1	输出数据有效指示信号，高有效
sch2ptp_sop	0	1	输出数据的报文头指示信号，高有效
				sch2ptp_eop	0	1	输出数据的报文尾指示信号，高有效
sch2ptp_ts_flag	0	1	输出数据的报文头时间戳指示信号，高有效
				sch2ptp_tnl	0	1	输出串行通道号，N bit串行发送
sch2ptp_parity_chk	0	1	输出信号奇偶校验指示

其中，数据位宽可定义为参数，以根据实际报文带宽进行扩展；通道数目也可定义为参数，以实现多通道复用接口。“sch2ptp_data[M-1:0]”可为上述第二引脚，用于发送时间戳、1588报文及FCS校验值；“sch2ptp_ts_flag”可为上述第四引脚，用于发送时间戳指示信号；“sch2ptp_parity_chk”可为上述第三引脚，用于发送奇偶校验位。

上述实施例中，用于实现1588报文提取处理的设备通过将提取的1588报文及相应的时间戳发送给系统处理单元处理，简化了1588报文的硬件提取处理部分的操作，减小了报文提取处理逻辑规模，从而降低了硬件处理部分因为协议变化引入的风险代价。并且，硬件提取处理部分操作的简化使得1588报文的软件提取处理部分可以承担更多的操作，提高了对1588报文提取处理的灵活性。同时，采用时分复用的方法传递报文及对应的时间戳，提高了数据传递效率和稳定性。并且，接口结构简单、清晰，方便移植和直接扩展。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种1588报文提取处理方法，其特征在于，包括：

针对数据流中的每一个报文生成时间戳；

识别所述数据流中的1588报文，缓存识别的1588报文以及与所述识别的1588报文对应的时间戳；

读取缓存的时间戳以及与所述缓存的时间戳对应的1588报文；

发送读取的时间戳及与所述读取的时间戳对应的1588报文。

2.根据权利要求1所述的1588报文提取处理方法，其特征在于，还包括：

在发送读取的时间戳及与所述读取的时间戳对应的1588报文的同时，发送用于指示时间戳的时间戳指示信号，以供接收端后续进行提取处理。

3.根据权利要求1所述的1588报文提取处理方法，其特征在于，还包括：

对读取的时间戳及与所述读取的时间戳对应的1588报文进行FCS校验；

在对应的1588报文之后向接收端发送FCS校验值。

4.根据权利要求1-3任一项所述的1588报文提取处理方法，其特征在于，还包括：

发送随路时钟信号、数据有效指示信号、数据的报文头指示信号、数据的报文尾指示信号、串行通道号；

发送相应的奇偶校验位，用于对所述随路时钟信号、数据有效指示信号、数据的报文头指示信号、数据的报文尾指示信号、串行通道号、读取的时间戳及与所述读取的时间戳对应的1588报文进行校验。

5.根据权利要求1所述的1588报文提取处理方法，其特征在于，所述发送读取的时间戳及与所述读取的时间戳对应的1588报文包括：

通过串行方式依次发送缓存的时间戳以及与所述缓存的时间戳对应的1588报文。

6.一种用于实现1588报文提取处理的设备，其特征在于，包括：

时戳生成电路，用于针对数据流中的每一个报文生成时间戳；

识别电路，用于识别所述数据流中的1588报文；

缓存电路，与所述时戳生成电路、识别电路相连，用于缓存识别的1588报文以及与所述识别的1588报文对应的时间戳；

发送处理电路，与所述缓存电路相连，用于读取缓存的时间戳以及与所述缓存的时间戳对应的1588报文，并发送读取的时间戳及与所述读取的时间戳对应的1588报文。

7.根据权利要求6所述的用于实现1588报文提取处理的设备，其特征在于，所述发送处理电路还包括：

时间戳指示电路，用于在发送读取的时间戳与及所述读取的时间戳对应的1588报文的同时，发送指示所述第一引脚发送的时间戳的时间戳指示信号，以供接收端后续进行提取处理。

8.根据权利要求6所述的用于实现1588报文提取处理的设备，其特征在于，所述发送处理电路还包括：

FCS校验电路，用于对读取的时间戳及与所述读取的时间戳对应的1588报文进行FCS校验，得到FCS校验值，并用于向接收端发送所述FCS校验值。

9.根据权利要求6-8任一项所述的用于实现1588报文提取处理的设备，其特征在于，所述发送处理电路还包括：

随路时钟电路，用于发送随路时钟信号；

数据有效指示电路，用于发送数据有效指示信号；

报文头尾指示电路，用于发送数据的报文头指示信号以及数据的报文尾指示信号；

串行通道号输出电路，用于发送串行通道号；

奇偶校验电路，用于发送相应的奇偶校验位，以对所述随路时钟信号、数据有效指示信号、数据的报文头指示信号、数据的报文尾指示信号、串行通道号、读取的时间戳及与所述读取的时间戳对应的1588报文进行校验。

10.根据权利要求6所述的用于实现1588报文提取处理的设备，其特征在于，所述发送处理电路具体用于通过串行方式依次发送缓存的时间戳以及与所述缓存的时间戳对应的1588报文。

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