Microchip Zeros采用千兆以太网收发器的精确定时协议

最近，工业部门从工业物联网（IIot）等新技术和创新中受益匪浅。然而，随着互连设备的增多，在同步网络方面出现了挑战。

为了应对这一挑战，IEEE标准协会于2008年发布了IEEE-1588标准。随着对这一标准需求的增长，Microchip通过发布两个符合IEEE-1588标准的新以太网收发器来响应这一号召。

本文将讨论工业部门标准化的必要性、IEEE-1588标准以及微芯片的新产品。

 

需要同步

为了使数字电子和通信正常工作，工程师必须正确地同步它们。

为了做到这一点，数字电子设备采用了时钟，这是一种具有已知恒定频率的方波形式的计时机制。虽然这在理论上是成功的，但在实践中也可能存在一些挑战。

 

局域网需要设备之间的同步。图片由思科提供

 

例如，在局域网（LAN）中，发现多个时钟设备并不罕见，每个设备都有自己固有的精度、分辨率和稳定性。设备之间固有的缺乏一致性可能导致同步设备之间的偏移，最终导致无法拥有同步网络。

 

精确定时协议（PTP）和IEEE-1588标准

2008年，IEEE标准协会发布了IEEE-1588标准，以帮助定义局域网中测量和控制系统的同步，重点是以太网系统。

该标准俗称精确定时协议（PTP），旨在帮助通过网络同步时间。更具体地说，PTP的目标是帮助消除系统中两个时钟之间的任何偏移，从而使LAN中的每个设备都完全同步。为了实现这一点，协议要求主设备（控制器）作为时间的提供者，而从设备（响应器）则需要与主设备同步它们的时间。

如下图所示，该协议使用时间戳来确定网络延迟和偏移，以适当地同步网络时钟。

 

PTP的主从消息时间戳。图片由EndRun Technologies提供

 

如图所示，消息在时间（T1）从主设备发送，并且在时间（T2）由从设备接收，具有差异（T2-T1）。这种差异被称为主从延迟。另一方面，从机到主机的延迟被定义为T4和T3之间的差，T4是主机接收延迟请求消息的时间，T3是从机发送消息的时间。

从这里开始，单向延迟被计算为两个延迟的平均值。最后，用于将从时钟与主时钟同步的偏移量定义为主-从延迟和单向延迟之间的差。

 

Microchip的新产品

利用IEEE-1588v2标准的PTP，上周，Microchip发布了两款新的千兆以太网收发器。

 

LAN8840的系统框图。图像由Microchip提供

 

LAN8840和LAN8841这两个设备被设计为通过高速时间戳来促进分组优先级排序，从而允许确定和补偿不同的网络延迟。这两种设备都是单端口三速以太网PHY，明确用于同步电机、传感器和执行器。

两者之间的主要区别在于，LAN8841被设计为支持时间敏感网络（TSN），而LAN8840被优化为支持PTP网络。

有关这些设备的更多信息，您可以从LAN8840数据表和LAN8841数据表中了解更多信息。

 

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特色图片由Microchip提供