B类LXI仪器总线同步触发技术

在图4中，最简单的IEEEl588实现包括在网络协议堆栈顶端的应用层加上通用的时间戳，实现过程中会出现最大的协议堆栈延迟波动，会产生最大偏差，这种情况下最差精度将被引入到时间戳中。并且在不同的操作系统中，偏差值会在几百微秒到毫秒之问，严重影响同步精度。
第二种是在中断层实现时间戳，其实现精度比应用层更高，但实现难度也随之增大。硬件辅助的方式可以得到最精确的同步时钟，产生的时间戳和物理层总线上事件的非常接近。使用专用以太网收发芯片的实现方案就是以这种方法实现PTP协议的，从而为得到最高的同步精度打好坚实基础。

3 基于专用芯片DP83640的实现方案
通过上述的分析得知，基于专用网络芯片的方案能获得最高的实时同步精度，同时又能简化设计。其中DP83640就是其中的典型代表。
DP83640是NS公司在2007年推出的集成有IEEEl588时钟协议的全新网络收发芯片，它呈现如下三个关于IEEEl588的关键特性：信息包中包含用于时间同步的时间戳、IEEEl588时钟产生器、通过GPIO口的同步事件触发。并且NS公司还创新性地赋予了它独特的特性，其中包括基于错误预测的链接质量动态监测等。
具体而言，DP83640的特点主要有：支持IEEE1588V1和V2；支持UDP／IPv4和UDP／IPv6；IEEEl588时钟同步；8ns时间戳；12个触发和捕获IEEEl588的GPIO；可检测的低的传输和接收时延；链接质量动态监测；全双工／半双工和10／100Mb／s传输；支持双绞线和光纤接口等等。以上这些也保证了该芯片能很好地满足B类LXI仪器的同步要求。DP83640的功能模块框图详见图5。

本方案中采用最为常见的基于ARM9核的S3C2410作为处理器，在数据的发送和接收端采用集成有IEEEl588的网络收发芯片DP83640，两者之间是MAC层芯片，这里选用AX88196。图6给出的是S3C2410、AX88196和DP83640的主要连接框图。在DP83640中，TX_CLK、TXD[0．．3]和TXD_EN共同构成了以太网络的数据发送接口。TX_CLK在100Mb／s模式下能输出25MHz的时钟信号，在10Mb／s模式下则能输出2．5MHz的时钟信号，该时钟信号来源于25MHz的系统参考时钟；同理，RX_CLK、RXD[0．．3]、RX_DV和RX_ER构成了以太网络的数据接收接口，其中不同的是RX_DV和RX_ER反映了接收数据的有效或错误；COL则是用于网络中碰撞检测的。在处理器端，将地址总线、数据总线分别和MAC芯片的地址和数据总线相连，实现数据互通，详见图6。