如何使用10G/25G以太網(wǎng)IP core上的1588功能

以太網(wǎng) IP 核的 1588 功能是用來(lái)實(shí)現(xiàn)，在 IP 內(nèi)部為T(mén)X側(cè)發(fā)送包打上發(fā)送出去這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的時(shí)間戳，以及獲得 RX 側(cè)收回來(lái)的包在 IP 接口處的時(shí)間戳。然而10G/25G 的 IP 例子工程沒(méi)有提供演示，本文主要介紹了如何使用這個(gè) IP 的 1588功能。

產(chǎn)生一個(gè)例子工程的仿真

1. 打開(kāi)Vivado新建工程，添加一個(gè) 10G/25G以太網(wǎng) IP core，注意在 IP 的 GUI 里勾上 1588功能（如圖），然后右鍵產(chǎn)生example design

為了能同時(shí)支持 1-step 和 2-step，這里在產(chǎn)生 IP 時(shí)選擇了“OneStep”的 1588

2. 工程產(chǎn)生完成后，需要先給 tx/rx_systemtimer 加上參考時(shí)間值。如果用的是 2020.2，新的 IP 例子工程已經(jīng)自帶了 timer_syncer 模塊，為 systemtimer 提供輸入。但如果用的是之前的版本，你只需要寫(xiě)一個(gè)計(jì)數(shù)器的邏輯，輸出為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間 ns 計(jì)數(shù)，提供給 systemtimer 輸入就行了，到時(shí)候 IP 在發(fā)出包的那一刻，會(huì)把 tx_systemtimer 當(dāng)時(shí)的值作為時(shí)間戳使用，或者在收到包的那一刻，把當(dāng)時(shí)的 rx_systemtimer 的值拿來(lái)使用

下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)數(shù)器代碼示例，選自 100GCMAC 的 IP 參考設(shè)計(jì)中產(chǎn)生 tx_systemtimer的邏輯，供參考使用

3. 最后給工程加上仿真選項(xiàng)，幫助加速仿真速度，就可以開(kāi)始做工程的功能仿真了

如何使用1588功能

1. 首先使能 IP 的 1588 的 1-step 功能，可以在邏輯里將 IP 的輸入“ctl_tx_1step_enable” 置1，如果使能了 IP 的 AXI 讀寫(xiě)寄存器接口的話，也可以將地址 0038 的 bit0 寫(xiě)1

2. 同樣地方式，通過(guò)修改信號(hào) “ctl_ptp_transpclk_mode” 選擇 OrdinaryClock 模式或者TransparentClock 模式。在 OC 模式下，時(shí)間戳?xí)苯痈采w原以太網(wǎng)包里的值，但在 TC 模式下，時(shí)間戳則會(huì)疊加在原來(lái)位置的數(shù)值上面。具體可參考 1588 協(xié)議

3. 接著跑仿真，先在設(shè)計(jì)邏輯里將 “tx_ptp_1588op_in” 接為 01，觀察 1-step 模式下的 IP 的工作行為，仿真結(jié)果如下圖示

由于這里的 “tx_ptp_tstamp_offset_in” 為0，發(fā)送包的第一拍數(shù)據(jù) “tx_axis_tdata” 會(huì)從原來(lái)的值 “fe14ffffffffffff”被 IP 替換成時(shí)間戳，也就是在 RX 側(cè)看到收到的數(shù)據(jù)包的第一拍數(shù)據(jù) “rx_axis_tdata” 已經(jīng)變成了 “010005xxxxxxxxxx”

實(shí)際上 IP 在 1-step 工作模式下，2-step也是同時(shí)工作的，對(duì)應(yīng) “tx_ptp_tstamp_valid_out” 拉高的 “tx_ptp_stamp_out” 的值，就是這個(gè)包的時(shí)間戳，輸出給客戶，這個(gè)時(shí)間戳的值客戶可以自行稍加修改添加到下一個(gè)包再發(fā)出去，這就是 2-step 的工作模式

用于2-step的“tx_ptp_stamp_out”和填進(jìn)包里的1-step時(shí)間戳略有區(qū)別，差距就是 “ctl_tx_ptp_latency_adjust”，差異的原理細(xì)節(jié)可參考 IP 的文檔 PG210

用戶可以自行給他發(fā)的每個(gè)包輸入不同的“tx_ptp_tag_field_in”值，然后當(dāng)IP輸出 “tx_ptp_stamp_out” 時(shí)間戳的時(shí)候，只要找到對(duì)應(yīng)的 “tx_ptp_pstamp_tag_out” 值，就是相同 tag_in 對(duì)應(yīng)的那個(gè)包的時(shí)間戳

RX 側(cè)收進(jìn)包的時(shí)間戳，為 "rx_ptp_stamp_out”，目前時(shí)間戳的點(diǎn)都是 IP 的接口，所以在環(huán)回仿真里面，RX 側(cè)的時(shí)間戳?xí)萒X側(cè)的時(shí)間戳大，差了一整個(gè) GT 的延時(shí)沒(méi)有計(jì)算進(jìn)去，用戶應(yīng)當(dāng)在AR搜索中找到自己用的器件對(duì)應(yīng)GT的具體latency，靜態(tài)延時(shí)值可通過(guò)ctl_tx/rx_latency 信號(hào)合進(jìn) IP。并且，延時(shí)結(jié)果能在功能仿真里面體現(xiàn)出來(lái)

4. 最后你還可以隨時(shí)在邏輯里修改 "tx_ptp_1588op_in" 的輸入，當(dāng)接為 00 或者 10 的時(shí)候，IP 就不會(huì)再自動(dòng)打上時(shí)間戳，第一拍保留了數(shù)據(jù)包的原始數(shù)據(jù) "fe14ffffffffffff”，并且如果1588op=00 的時(shí)候，"tx_ptp_tstamp_valid_out" 也不會(huì)再拉高，如下圖

　　審核編輯：湯梓紅