CN113641213B - 一种基于els帧的时间同步装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于ELS帧的时间同步装置与方法，该方法包括：定时器模块，CPU模块，处理器内部存储模块，DMA模块及FC端口模块；定时器模块根据用户设置的最大计数周期性的触发DMA模块向FC端口模块搬移CSU帧帧；CPU模块根据用户发送的CSR帧进行CSU帧的组装；处理器内部存储模块存储CPU模块组装后的CSU帧；DMA模块将处理器内部存储模块中的CSU帧搬移到FC端口模块上；FC端口模块在发送方向使用本地实时RTC值替换CSU帧内部的时间信息；或在接收方向解析CSU帧的时间信息并更新本地RTC值。本发明利用DMA模块将处理器内部存储模块中的CSU帧搬移到FC端口模块的发送缓冲中，无需CPU模块进行调度，工作效率高。

Description

一种基于ELS帧的时间同步装置与方法
技术领域
本发明属于系统时间同步技术领域，尤其涉及一种基于ELS帧的时间同步装置与方法。
背景技术
FC-FS协议中定义了两种时间同步方式，分别是基于扩展链路服务帧（ELS，Extended Link Service）时间同步和基于原始信号（PS，Primitive Signal）时间同步，在时间同步的FC网络中，一般具有一个时间同步服务器（Server），网络中的其它端点或者交换设备称为时间同步客户端（Client），它们内部都集成了实时时钟（real time clock，RTC）计数器。时间同步服务器负责向网络的其它客户端发送带有本地RTC值的ELS帧或者原始信号，客户端接收到时间同步帧或者原始信号时，解析出其中的RTC，然后更新各客户端的本地的RTC，实现与服务器的时间同步。
根据Fibre Channel Framing and Signaling – 4（FC-FS-4）协议，ELS时间同步是客户端先向时间同步服务端发送时间同步请求帧（CSR），服务器同意之后，会向对应的客户端发送时间同步（更新）帧（CSU），CSU帧中带有时间同步服务器生成CSU帧时的时间戳，客户端收到CSU帧之后解析出其中的时间戳，然后更新本地的RTC，实现客户端与服务器的时间同步，服务端一般会向每一个请求的客户端定时发送CSU帧，防止本地RTC因为晶振误差等原因导致误差随时间的积累增大。PS时间同步服务端通过定时发送连续的SYNx、SYNy、SYNz原语信号，其中SYNx、SYNy、SYNz原语信号携带了时钟信息，每个原语信号32bit，客户端接收并解析出SYNx、SYNy、SYNz原语信号中携带的时间值，然后更新本地时钟计数器，实现时钟同步。PS时间同步是一种广播式的时间同步，适用于需要全系统或者较多设备同步的场景，而ELS时间同步是一种一对一的时间同步，适用于较少设备通过的场景。
发明内容
本发明针对现有实现基于ELS帧时间同步服务端的方法存在的效率低的问题，提出一种基于ELS帧的时间同步装置与方法，可以高效实现基于ELS帧时间同步服务端。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明一方面提出一种基于ELS帧的时间同步装置，包括：定时器模块，CPU模块，处理器内部存储模块，DMA模块及FC端口模块；
所述定时器模块用于根据用户设置的最大计数周期性的触发DMA模块向FC端口模块搬移ELS时间同步帧；
所述CPU模块用于根据用户发送的ELS时间同步请求帧进行ELS时间同步帧的组装；
所述处理器内部存储模块用于存储CPU模块组装后的ELS时间同步帧；
所述DMA模块用于将处理器内部存储模块中的ELS时间同步帧搬移到FC端口模块上；
所述FC端口模块用于在发送方向使用本地实时RTC值替换ELS时间同步帧内部的时间信息；或用于在接收方向解析ELS时间同步帧的时间信息并更新本地RTC值。
进一步地，所述定时器模块的最大计数可由用户配置。
进一步地，所述FC端口模块为符合FC协议的控制器。
本发明另一方面提出一种基于ELS帧的时间同步方法，包括：
CPU模块根据从客户端接收到的ELS时间同步请求帧进行ELS时间同步帧的组装并存储CPU组装后的ELS时间同步帧至处理器内部存储模块；
当定时器模块计数超时，触发DMA模块向FC端口模块搬移ELS时间同步帧；
在发送方向的FC端口模块中使用本地实时RTC值替换ELS时间同步帧的时间信息，并将重组后的ELS时间同步帧发送到对接设备的FC端口模块；
对接设备的FC端口模块接收到重组后的ELS时间同步帧后，根据解析ELS时间同步帧的时间信息更新本地RTC值，最终实现系统的时间同步。
进一步地，所述ELS时间同步帧的组装包括：
步骤a1、CPU模块上电，复位释放，在处理器内部存储模块中开辟一块内存用于存储ELS时间同步帧，等待接收ELS时间同步请求帧；
步骤a2、当接收到ELS时间同步请求帧，提取ELS时间同步请求帧中的源地址标识FC_ID，作为对应ELS请求帧的响应帧的目的地址标识，并将组成ELS时间同步响应帧压入ELS时间同步帧缓存中；
步骤a3、更新DMA模块的ELS时间同步帧缓存有效深度值。
进一步地，所述ELS时间同步帧的搬移包括：
步骤b1、CPU模块上电，复位释放，设置ELS时间同步帧的发送周期定时器模块的最大计数，并启动定时器模块；
步骤b2、当定时器模块计数达到最大计数时，触发DMA模块传输，DMA模块将处理器内部存储模块中缓存的ELS时间同步帧搬移到FC端口模块内部的发送帧缓存中；
步骤b3、等待DMA搬移完毕，并准备进行下一次ELS时间同步帧的搬移。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
1.本发明利用DMA模块将处理器内部存储模块中的ELS时间同步帧搬移到FC端口模块的发送缓冲中，无需CPU模块进行调度，工作效率高；
2.本发明使用处理器内部存储模块缓存的、CPU模块组装后的ELS时间同步帧，并在定时器模块计数超时下将ELS时间同步帧搬移到FC端口模块的发送缓存中，同时定时器模块最大计数可由用户配置，实现了软件模块进行ELS时间同步帧的组装和搬移；
3.本发明提出硬件（FC端口模块）在发送方向上进行ELS时间同步帧时间信息的修改，使ELS时间同步帧的时间信息满足实时性的要求，在接收方向上解析ELS时间同步帧的时间信息更新本地RTC值，达到了时间同步的目的。
附图说明
图1为本发明实施例一种基于ELS帧的时间同步装置的结构示意图；
图2为本发明实施例一种基于ELS帧的时间同步方法的基本流程图；
图3为本发明实施例一种基于ELS帧的时间同步方法的ELS时间同步帧组装流程图；
图4为本发明实施例一种基于ELS帧的时间同步方法的ELS时间同步帧搬移流程图；
图5为本发明实施例一种基于ELS帧的时间同步方法的适用系统架构示意图。
具体实施方式
为了便于理解，对本发明的具体实施方式中出现的部分名词作以下解释说明：
FC（Fiber Channel）为美国标准化委员会（ANSI）在1988年提出的高速串行传输总线，具备高带宽，高可靠性，高稳定性的特点，主要应用在航空电子，音视频处理，大数据传输等诸多领域。FC交换芯片为符合FC（Fiber Channel）通信协议，具备多端口，低延时，高可靠性的交换芯片。伴随信息技术的不断发展，交换芯片的应用环境日益复杂。在实际的应用环境中，为了保证同一系统中互联设备的实时性，需要进行设备间的时间同步操作。
下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步的解释说明：
如图1所示，本发明一方面提出一种基于ELS帧的时间同步装置，包括：
定时器模块，CPU模块，处理器内部存储模块，DMA模块及FC端口模块；
所述定时器模块用于根据用户设置的最大计数周期性的触发DMA模块向FC端口模块搬移ELS时间同步帧（CSU帧）；
所述CPU模块用于根据用户发送的ELS时间同步请求帧（CSR帧）进行ELS时间同步帧的组装；
所述处理器内部存储模块用于存储CPU模块组装后的ELS时间同步帧；
所述DMA模块用于将处理器内部存储模块中的ELS时间同步帧搬移到FC端口模块上；
所述FC端口模块用于在发送方向使用本地实时RTC值替换ELS时间同步帧内部的时间信息；或用于在接收方向解析ELS时间同步帧的时间信息并更新本地RTC值。
进一步地，所述定时器模块的最大计数可由用户配置。
进一步地，所述FC端口模块为符合FC协议的控制器。
具体地，本发明提出的一种基于ELS帧的时间同步装置可在交换芯片或者端点设备中实现。
在上述实施例的基础上，如图2所示，本发明另一方面提出一种基于ELS帧的时间同步方法，包括：
CPU模块根据从客户端接收到的ELS时间同步请求帧进行ELS时间同步帧的组装并存储CPU组装后的ELS时间同步帧至处理器内部存储模块；
当定时器模块计数超时，触发DMA模块向FC端口模块搬移ELS时间同步帧；
在发送方向的FC端口模块中使用本地实时RTC值替换ELS时间同步帧的时间信息，并将重组后的ELS时间同步帧发送到对接设备的FC端口模块；
对接设备的FC端口模块接收到重组后的ELS时间同步帧后，根据解析ELS时间同步帧的时间信息更新本地RTC值，最终实现系统的时间同步。
进一步地，如图3所示，所述ELS时间同步帧的组装包括：
步骤a1、CPU模块上电，复位释放，在处理器内部存储模块中开辟一块内存用于存储ELS时间同步帧，等待接收ELS时间同步请求帧；
步骤a2、当接收到ELS时间同步请求帧，提取ELS时间同步请求帧中的源地址标识（FC_ID），作为对应ELS请求帧的响应帧的目的地址标识，并将组成ELS时间同步响应帧压入ELS时间同步帧缓存中；
步骤a3、更新DMA模块的ELS时间同步帧缓存有效深度值。
进一步地，如图4所示，所述ELS时间同步帧的搬移包括：
步骤b1、CPU模块上电，复位释放，设置ELS时间同步帧的发送周期定时器模块的最大计数，并启动定时器模块；
步骤b2、当定时器模块计数达到最大计数时，触发DMA模块传输，DMA模块将处理器内部存储模块中缓存的ELS时间同步帧搬移到FC端口模块内部的发送帧缓存中；
步骤b3、等待DMA搬移完毕，并准备进行下一次ELS时间同步帧的搬移。
具体地，如图5所示，本发明的一种基于ELS帧的时间同步方法适用的系统架构，在发送方向，当软件将CSU帧搬移到硬件的发送帧缓冲后，将使用本地RTC计数值替换CSU帧中的时间信息，并将重组后的CSU帧通过发送通道传输到对端设备。在接收方向，当接收通道接收到CSU帧后，将提取CSU帧的时间信息，并进行本地RTC的更新，实现与对接设备的时间同步。
综上：
1.本发明利用DMA模块将处理器内部存储模块中的ELS时间同步帧搬移到FC端口模块的发送缓冲中，无需CPU模块进行调度，工作效率高；
2.本发明使用处理器内部存储模块缓存的、CPU模块组装后的ELS时间同步帧，并在定时器模块计数超时下将ELS时间同步帧搬移到FC端口模块的发送缓存中，同时定时器模块最大计数可由用户配置，实现了软件模块进行ELS时间同步帧的组装和搬移；
3.本发明提出硬件（FC端口模块）在发送方向上进行ELS时间同步帧时间信息的修改，使ELS时间同步帧的时间信息满足实时性的要求，在接收方向上解析ELS时间同步帧的时间信息更新本地RTC值，达到了时间同步的目的。
以上所示仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于ELS帧的时间同步装置，其特征在于，包括：定时器模块，CPU模块，处理器内部存储模块，DMA模块及FC端口模块；
所述CPU模块用于根据用户发送的ELS时间同步请求帧进行ELS时间同步帧的组装；
所述处理器内部存储模块用于存储CPU模块组装后的ELS时间同步帧；
所述DMA模块用于将处理器内部存储模块中的ELS时间同步帧搬移到FC端口模块上；
所述定时器模块用于根据用户设置的最大计数周期性的触发DMA模块向FC端口模块搬移ELS时间同步帧；
所述FC端口模块用于在发送方向使用本地实时RTC值替换ELS时间同步帧内部的时间信息；使得对接设备在接收方向解析ELS时间同步帧的时间信息并更新本地RTC值。
2.根据权利要求1所述的一种基于ELS帧的时间同步装置，其特征在于，所述定时器模块的最大计数可由用户配置。
3.根据权利要求1所述的一种基于ELS帧的时间同步装置，其特征在于，所述FC端口模块为符合FC协议的控制器。
4.一种基于ELS帧的时间同步方法，其特征在于，包括：
CPU模块根据从客户端接收到的ELS时间同步请求帧进行ELS时间同步帧的组装并存储CPU组装后的ELS时间同步帧至处理器内部存储模块；
当定时器模块计数超时，触发DMA模块向FC端口模块搬移ELS时间同步帧；
在发送方向的FC端口模块中使用本地实时RTC值替换ELS时间同步帧的时间信息，并将重组后的ELS时间同步帧发送到对接设备的FC端口模块；
对接设备的FC端口模块接收到重组后的ELS时间同步帧后，根据解析ELS时间同步帧的时间信息更新本地RTC值，最终实现系统的时间同步。
5.根据权利要求4所述的一种基于ELS帧的时间同步方法，其特征在于，所述ELS时间同步帧的组装包括：
步骤a1、CPU模块上电，复位释放，在处理器内部存储模块中开辟一块内存用于存储ELS时间同步帧，等待接收ELS时间同步请求帧；
步骤a2、当接收到ELS时间同步请求帧，提取ELS时间同步请求帧中的源地址标识FC_ID，作为响应ELS时间同步请求帧的目的地址标识，并将组成的ELS时间同步帧压入ELS时间同步帧缓存中；
步骤a3、更新DMA模块的ELS时间同步帧缓存有效深度值。
6.根据权利要求4所述的一种基于ELS帧的时间同步方法，其特征在于，所述ELS时间同步帧的搬移包括：
步骤b1、CPU模块上电，复位释放，设置ELS时间同步帧的发送周期定时器模块的最大计数，并启动定时器模块；
步骤b2、当定时器模块计数达到最大计数时，触发DMA模块传输，DMA模块将处理器内部存储模块中缓存的ELS时间同步帧搬移到FC端口模块内部的发送帧缓存中；
步骤b3、等待DMA搬移完毕，并准备进行下一次ELS时间同步帧的搬移。
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