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【NK-980IoT评测】EMAC之4：IEEE1588

5.00

发布于 2022-04-04 08:56:38 浏览：1378 订阅该版

IEEE1588是网络精密时钟同步协议也称PTP，利用传统的NTP实现的能PTP能达到s级，利用EMAC带IEEE1588的芯片比如NUC980应当能达到ms级甚至更高，也有PYH带时钟的如DP83640。
NUC980的IEEE1588有关的寄存器如下

```c
#define     REG_EMAC0_TSCTL       (EMC0_BA+0x100) /*!< Time Stamp Control Register */
#define     REG_EMAC0_TSSEC       (EMC0_BA+0x110) /*!< Time Stamp Counter Second Register */
#define     REG_EMAC0_TSSUBSEC    (EMC0_BA+0x114) /*!< Time Stamp Counter Sub Second Register */
#define     REG_EMAC0_TSINC       (EMC0_BA+0x118) /*!< Time Stamp Increment Register  */
#define     REG_EMAC0_TSADDEN     (EMC0_BA+0x11c) /*!< Time Stamp Addend Register */
#define     REG_EMAC0_TSUPDSEC    (EMC0_BA+0x120) /*!< Time Stamp Update Second Register */
#define     REG_EMAC0_TSUPDSUBSEC (EMC0_BA+0x124) /*!< Time Stamp Update Sub Second Register */
#define     REG_EMAC0_TSALMSEC    (EMC0_BA+0x128) /*!< Time Stamp Alarm Second Register */
#define     REG_EMAC0_TSALMSUBSEC (EMC0_BA+0x12c) /*!< Time Stamp Alarm Sub Second Register */
```

时间的更新支持粗略以及精细更新，`TSMODE (EMAC_TSCTL[2])` 为1时是精细更新。
粗略更新时每个周期会加上EMAC_TSINC的值，如时钟是150MHz时, 次秒寄存器 `(EMAC_TSSUBSEC) `共有31位, 所以 EMAC_TSINC要填入` (231) / 150M = 14.31 ~= 14 = 0x0E`，这样时钟误差会有`0.31/14 = 2.2%`比较大。

若是使用精细更新，则每个时钟周期有一个32位的累加器会不断加上存在`EMAC_TSADDNED`寄器中的值, 每当累加器溢位，次秒时间会加上储存在`EMAC_TSINC` 寄存器的值，因此更准确。
选择不同的`EMAC_TSINC`需要使用不同的 `EMAC_TSADDNED`。
   
![图片1.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220404/8fe5fa1ec829b2163930d16fe7db6d33.png)

初始化网络时钟的步骤如下:

1将TSEN(EMAC_TSCTL[0]) 设1使能网络时钟模块。

2将初始秒及次秒填入 EMAC_TSSEC以及EMAC_TSSUBSEC寄存器。

3设置EMAC_TSINC寄存器, 若是使用精细更新也须设置 EMAC_TSADDEND寄存器。

4将TSIEN (EMAC_TSCTL[1]) 设1开始网络时钟计时, 若要使用精细更新一并将 `TSMODE(EMAC_TSCTL[2])`置1。

5在IEEE 1588 规范当同一装置有多个网口时必须能共享时钟，所以若是两个以太网口同时开启网络时钟功能, 必须要将 EMAC1 的 `PTP_SRC (EMAC_MCMDR[7])` 置 1让EMAC1使用EMAC0内部时钟模块。
若网络时钟功能使能, 接收到封包的同时RXDES1及RXDES3会记录收到封包的时间。
所以若处理完封包后要重新使用这个描述符的话, 除了`RXDES0[31]`需要重新设置为1, 驱动程序要在这之前先将RXDES1和RXDES3 填回正确的指针值，
也就是说驱动程序需要在其他位置备份这两个指针以便之后回填。以下流程显示着初始化接收描述符的步骤，初始化描述符并预留了空间保存 RXDES1和RXDES3 的值, 在被时间戳覆盖后可以回填。

```c
TSCTL /* (EMC0_BA+0x100) /*!< Time Stamp Control Register控制寄存器 */
[0]=TSEN=Time Stamp Function Enable Bit,1使能0关闭
[1]=TSIEN =Time Stamp Counter Initialization Enable Bit，1则装载EMAC_UPDSEC和EMAC_UPDSUBSEC to PTP time stamp counter后清零.
[2]=TSMODE=Time Stamp Fine Update Enable Bit选择时间计数器的更新方式1精密更新，0是粗糙更新。
[3]TSUPDATE=Time Stamp Counter Time Update Enable Bit时间计数器更新使能，1增加EMAC_UPDSEC和EMAC_UPDSUBSEC的值到时间计数器，完成后清零.
[5]=TSALMEN=Time Stamp Alarm Enable Bit设置报警，1则设置TSALMIF (EMAC_INTSTS[28])高当EMAC_TSSEC=EMAC_ALMSEC和EMAC_TSSUBSEC=EMAC_ALMSUBSEC.

UPDSEC; /*!< [0x0120] 秒初值秒寄存器*/
UPDSUBSEC;/*!< [0x0124] 次秒初值寄存器*/
TSINC; /*!< [0x0118] 秒加数寄存器*/
TSADDEND; /*!< [0x011c] 次秒加数寄存器*/           
TSSUBSEC; /*!< [0x0114] 次秒计数结果寄存器*/  
TSSEC;/*!< [0x0110] 秒计数结果寄存器*/  
ALMSEC；/*0x128秒报警寄存器,与秒计数结果寄存器进行比较*/
ALMSUBSEC；/*0x12C次秒报警寄存器，与次秒计数结果寄存器进行比较*/
```
每个脉冲TSSEC在UPDSEC基础上增加TSINC。
UPDSEC溢出后TSSUBSEC在UPDSUBSEC基础上增加TSADDEND。
比较后设置时间戳中断`TSALMIF (EMAC_INTSTS[28])`为1.
   
RTT已经实现的时钟函数如下
```c
void EMAC_EnableTS(EMAC_T *EMAC, uint32_t u32Sec, uint32_t u32Nsec);
void EMAC_DisableTS(EMAC_T *EMAC);
void EMAC_GetTime(EMAC_T *EMAC, uint32_t *pu32Sec, uint32_t *pu32Nsec);
void EMAC_SetTime(EMAC_T *EMAC, uint32_t u32Sec, uint32_t u32Nsec);
void EMAC_UpdateTime(EMAC_T *EMAC, uint32_t u32Neg, uint32_t u32Sec, uint32_t u32Nsec);
void EMAC_EnableAlarm(EMAC_T *EMAC, uint32_t u32Sec, uint32_t u32Nsec);
void EMAC_DisableAlarm(EMAC_T *EMAC);
```
这几个函数只是实现了以太网收发帧的时间戳功能，还不能说实现实现了完整IEEE1588。
完整的IEEE1588至少局域网内要鉴别出主时钟，
如何使用？如何与IEC61850结合？
`void EMAC_Open《== nu_emac_init(rt_device_t dev)《== rt_hw_nu_emac_init`
在drv_emc.c有宏`INIT_APP_EXPORT(rt_hw_nu_emac_init);`