[實用新型]一種基于FPGA的IEC61588V2事件報文檢測器

有效

• 申請號: 201220360881.4
• 申請日: 2012-07-24
• 公開（公告）號: CN202818337U
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 鮑興川;林為民;余勇;張小建;姜海;曹宛恬
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: H04L12/26
• 分類號: H04L12/26;H04L12/24
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本實用新型屬于電力系統通信技術領域，具體涉及一種基于FPGA的IEC61588V2事件報文檢測器。

背景技術

隨著智能變電站的建設，時間同步系統日益重要。智能變電站需要建立一套獨立的時間同步系統。采用GPS或北斗為時間源，通過時間分配單元將時間信號進一步分配至各間隔自動化設備，實現變電站內數據采集的同步。智能變電站采用IEC61850V2統一通信協議，采用工業以太網技術組建通信網絡，實現變電站的智能化。采用基于IEC61588V2的網絡時間同步系統則可以大大簡化變電站的系統結構，降低建設成本，減少維護工作量，將逐步取代IEC61588V1，是變電站時間同步系統的發展方向。

高精度的IEC61588V2的網絡時間同步系統必須要相應的高精度時間同步報文檢測器，目前的檢測器都是基于網絡協議棧和操作系統的上層經CPU處理的檢測器，存在著不確定性和測試精度不高的問題，不能滿足IEC61588V2正負1ns精度的要求，迫切需要一種基于通信設備硬件電路的以太網物理層進行報文的檢測，才能有效地消除這些不確定性以獲得正負1ns的網絡時鐘同步精度檢測。

實用新型內容

為了克服上述現有技術的不足，本實用新型提供了一種基于FPGA的IEC61588V2事件報文檢測器，其工作于以太網口數據鏈路層和物理層芯片之間，用于實現IEC61588V2變電站網絡時間的PTP同步報文高精度檢測，通知CPU產生時間戳。

為了實現上述目的，本實用新型采取如下方案：

一種基于FPGA的IEC61588V2事件報文檢測器，所述檢測器包括半字節計數控制器、目的MAC地址寄存器、報文類型寄存器、UDP報文端口號寄存器、報文傳輸特性寄存器、報文版本寄存器、比較器和與門電路；所述半字節計數控制器把網絡幀字段分配到相應的寄存器鎖存，比較器把網絡幀字段與給定的數值進行比較，比較結果通過與門電路產生中斷脈沖請求信號。

所述檢測器位于以太網接口的數據鏈路層和數據物理層之間，其通過MII接口分別與以太網接口MAC和PHY連接。

所述檢測器解析MII接口收發數據流，解析并判斷數據流中的PTP數據包是否為Pdelay_Req或Pdelay_Resp報文。

所述檢測器解析和判斷接收報文類型，若接收的報文為Pdelay_Req、Pdelay_Resp或Pdelay_Resp_Follw_Up報文，并采用UDP?IPv4傳送所接收的報文。

采用UDP?IPv4傳送Pdelay_Rep報文，報文的目的MAC地址為6個字節FF的廣播地址、報文類型為11的UDP類型、UDP報文目的端口號為319、報文傳輸特性為1的UDP/IPv4封裝和報文版本為2的IEC61588V2，所述事件報文檢測器發出CPU中斷申請，通知CPU獲取時間戳。

采用UDP?IPv4傳送Pdelay_Resp或Pdelay_Resp_Follw_Up報文，報文的目的MAC地址為主節點的MAC地址、報文類型為11的UDP類型、UDP報文目的端口號為319、報文傳輸特性為1的UDP/IPv4封裝和報文版本為2的IEC61588V2，所述事件報文檢測器發出CPU中斷申請，通知CPU獲取時間戳。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果在于：

1.該事件報文采集器工作于以太網口數據鏈路層和物理層芯片之間，實現了IEC61588V2變電站網絡時間的PTP同步報文高精度檢測，通知CPU產生時間戳；

2.本實用新型實現基于硬件電路的通信和檢測邏輯，速度快、精度高；

3.克服了目前基于操作系統和網絡協議棧之上的軟件檢測方法在精度、不確定性上的弊端，滿足了IEC61588V2網絡時間的PTP同步報文的高精度檢測需求。

附圖說明

圖1是基于FPGA的IEC61588V2事件報文檢測器結構圖；

圖2是檢測PTP同步報文標記時刻示意圖；

圖3是PTP幀的UDP在IPv4的封裝方式示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。