如何使用10G/25G以太网IP core上的1588功能

以太网 IP 核的 1588 功能是用来实现，在 IP 内部为TX侧发送包打上发送出去这个时间节点的时间戳，以及获得 RX 侧收回来的包在 IP 接口处的时间戳。然而10G/25G 的 IP 例子工程没有提供演示，本文主要介绍了如何使用这个 IP 的 1588功能。

产生一个例子工程的仿真

1. 打开Vivado新建工程，添加一个 10G/25G以太网 IP core，注意在 IP 的 GUI 里勾上 1588功能（如图），然后右键产生example design

为了能同时支持 1-step 和 2-step，这里在产生 IP 时选择了“OneStep”的 1588

2. 工程产生完成后，需要先给 tx/rx_systemtimer 加上参考时间值。如果用的是 2020.2，新的 IP 例子工程已经自带了 timer_syncer 模块，为 systemtimer 提供输入。但如果用的是之前的版本，你只需要写一个计数器的逻辑，输出为标准时间 ns 计数，提供给 systemtimer 输入就行了，到时候 IP 在发出包的那一刻，会把 tx_systemtimer 当时的值作为时间戳使用，或者在收到包的那一刻，把当时的 rx_systemtimer 的值拿来使用

下面是一个简单的计数器代码示例，选自 100GCMAC 的 IP 参考设计中产生 tx_systemtimer的逻辑，供参考使用

3. 最后给工程加上仿真选项，帮助加速仿真速度，就可以开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，可以在逻辑里将 IP 的输入“ctl_tx_1step_enable” 置1，如果使能了 IP 的 AXI 读写寄存器接口的话，也可以将地址 0038 的 bit0 写1

2. 同样地方式，通过修改信号 “ctl_ptp_transpclk_mode” 选择 OrdinaryClock 模式或者TransparentClock 模式。在 OC 模式下，时间戳会直接覆盖原以太网包里的值，但在 TC 模式下，时间戳则会叠加在原来位置的数值上面。具体可参考 1588 协议

3. 接着跑仿真，先在设计逻辑里将 “tx_ptp_1588op_in” 接为 01，观察 1-step 模式下的 IP 的工作行为，仿真结果如下图示

由于这里的 “tx_ptp_tstamp_offset_in” 为0，发送包的第一拍数据 “tx_axis_tdata” 会从原来的值 “fe14ffffffffffff”被 IP 替换成时间戳，也就是在 RX 侧看到收到的数据包的第一拍数据 “rx_axis_tdata” 已经变成了 “010005xxxxxxxxxx”

实际上 IP 在 1-step 工作模式下，2-step也是同时工作的，对应 “tx_ptp_tstamp_valid_out” 拉高的 “tx_ptp_stamp_out” 的值，就是这个包的时间戳，输出给客户，这个时间戳的值客户可以自行稍加修改添加到下一个包再发出去，这就是 2-step 的工作模式

用于2-step的“tx_ptp_stamp_out”和填进包里的1-step时间戳略有区别，差距就是 “ctl_tx_ptp_latency_adjust”，差异的原理细节可参考 IP 的文档 PG210

用户可以自行给他发的每个包输入不同的“tx_ptp_tag_field_in”值，然后当IP输出 “tx_ptp_stamp_out” 时间戳的时候，只要找到对应的 “tx_ptp_pstamp_tag_out” 值，就是相同 tag_in 对应的那个包的时间戳

RX 侧收进包的时间戳，为 "rx_ptp_stamp_out”，目前时间戳的点都是 IP 的接口，所以在环回仿真里面，RX 侧的时间戳会比TX侧的时间戳大，差了一整个 GT 的延时没有计算进去，用户应当在AR搜索中找到自己用的器件对应GT的具体latency，静态延时值可通过ctl_tx/rx_latency 信号合进 IP。并且，延时结果能在功能仿真里面体现出来

4. 最后你还可以随时在逻辑里修改 "tx_ptp_1588op_in" 的输入，当接为 00 或者 10 的时候，IP 就不会再自动打上时间戳，第一拍保留了数据包的原始数据 "fe14ffffffffffff”，并且如果1588op=00 的时候，"tx_ptp_tstamp_valid_out" 也不会再拉高，如下图

　　审核编辑：汤梓红