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PTP Hardware

PTP VHDL Code für die Timestamping-Unit und Uhr

Unsere PTP-IP beinhaltet eine hoch-genau justierbare Uhr und eine Time Stamping Unit, die benötigt werden, um mit IEEE 1588/PTP eine Synchronisationsgenauigkeit im Sub-Mikrosekundenbereich zu erreichen.

Features

  • Justierbare Uhr
  • Genaue Zeitstempelung am MII
  • Ein PPS-Ausgang ermöglicht das Überprüfen der Synchronisation
  • Der Code ist in VHDL geschrieben

Funktionalität der Uhr

Die Uhr ist ein Zähler, der auf Basis des FPGA-Takts inkrementiert wird. Bei einem FPGA-Takt von 50 MHz beträgt die Zeitauflösung der Uhr also 20ns. Die Uhr verfügt über Drift- und Offsetkorrekturmechanismen. Mit der Driftkorrektur kann die Geschwindigkeit der Uhr angepasst werden. Mit der Offsetkorrektur werden Abweichungen (Offsets) zur Masteruhr korrigiert. Um dabei Zeitsprünge zu vermieden, wird die Uhr nicht auf einen Schlag korrigiert, sondern innerhalb einer gewissen Zeit nachgeführt.

Funktionalität der Time Stamping Unit (TSU)

Zeitstempel werden an der Schnittstelle zwischen PHY- und MAC-Chip, dem MII, generiert.

PTP Enabled PCI Network Interface Card

Übersicht

IEEE 1588 Enabled PCI Network Interface Card
  • Volle Hardwareunterstützung für IEEE1588-PTP Master und Slave
  • Synchronisationsgenauigkeit <100ns
  • 10/100Mbit Ethernet
  • 32Bit/33MHz PCI BUS
  • Das On-Board FPGA ist via PCI BUS programmierbar

Clock- und Time Stamping Unit

  • Die Hardware-Uhr liefert PTP-Zeit, das heisst Sekunden und Nanosekunden. Sie ist einstellbar via Drift- und Offsetkompensationsmechanismen.
  • Die Time Stamping Unit generiert Zeitstempel am MII.
  • Die Auflösung der Zeit ist eine Nanosekunde.
  • Die Zeit ist quantisiert auf 20ns.
  • Pulse Per Second (PPS) Ausgang (5V TTL).
  • Vier universelle Ausgänge (5V TTL).
  • Vier universelle Eingänge (5V TTL).
  • Vier universelle LEDs.

Eine PCI-Netzwerkkarte mit IEEE 1588-Unterstützung

Die PCI-Netzwerkkarte mit IEEE 1588-Unterstützung verhält sich wie eine normale PCI-Netzwerkkarte. Die unterstützten Betriebssysteme sind Linux, Windows (in Entwicklung) und VxWorks. Das Wichtigste ist jedoch, dass die Karte hochpräzise Zeitstempel am MII generieren kann. Die Clock- und Time Stamping Unit Software, welche auf einem FPGA läuft, basiert auf einem Design von Hirschmann Automation and Control GmbH.

Hochflexibel

Ein PPS-Ausgang ermöglicht das Überprüfen der Synchronisation. Das Board enthält auch In- und Outputs zur freien Verwendung. Da das FPGA via PCI-Bus programmiert werden kann, können Updates und Erweiterungen des VHDL-Codes sehr einfach durchgeführt werden (kein Ein- und Ausbauen, keine weitere Hardware nötig). Darum ist die IEEE1588-fähige PCI-Netzwerkkarte ein hochflexibles Entwicklungsboard, welches auch für andere Anwendungen als PTP verwendet werden kann.

PTP Cable Interceptor

Der ECI-1588 (IEEE 1588 Ethernet Cable Interceptor) macht jeden Netzwerkknoten der über eine USB2 Schnittstelle verfügt PTP-fähig. Damit wird hochpräzise Zeitsynchronisation im Bereich von 100 Nanosekunden und besser ermöglicht, ohne beim host irgendwelche Änderungen an der Hardware durchzuführen.
Beim ECI handelt es sich um eine kleine Box, die in den 10/100 Base-TX Netzwerkanschluss eines Computers zwischengeschaltet wird. Die Box enthält eine IEEE-1588-Uhr, detektiert PTP-Meldungen und generiert die zugehörigen Zeitstempel. Die PTP-Software auf dem angeschlossenen Host greift über USB auf Uhr und Zeitstempel zu. Diese Lösung ist kompatibel mit jeder Realisierungsvariante eines 10/100 Base-TX Interfaces, erfordert also keinerlei Modifikationen an Hardware oder Treiber.  

Charakteristiken

  • kann als Master und als Slave arbeiten
  • vollständige PTPv1 und 2 -Implementierung
  • PTP Software für Windows und Linux
  • kein spezieller Netzwerktreiber erforderlich
  • die IEEE 1588 Hardware steckt in einem FPGA, das im Feld aktualisiert werden kann
  • Zeitstempelquantisierung von 20 ns
  • Pulse Per Second (PPS) Output
  • programmierbarer Trigger Output
  • Input zur Zeitstempelung externer Ereignisse
  • LED-Statusanzeigen