IEEE1588/PTP 協議是實時工業軟件的一個重要的協議，本博文討論該協議在Xilinx Zynq 系統·上如何實現IEEE1588 協議。

ZYNQ 系統的以太網

Zynq 系統中有兩類Ethernet 接口，一種是PS 端的硬件千兆以太網，另一種是PL 實現的以太網接口。

PS 端以太網

zynq 中帶有兩個硬核千兆以太網MAC，ENET0，ENET1。與普通SOC 芯片不同，zynq PS 斷地外設可以通過MIO連接到芯片的引腳上，也可以通過EMIO 接口連接到PL 端。連接到PL端后，帶來了靈活性，可以轉換成各種接口。比如設計一個交換機。定義端其它的引腳。

PS 端MIO 引出的以太網接口是RGMII接口，可以連接具有RGMII 的Phy 芯片。

PS 端的Ethernet 透過EMIO 連接各種接口（通過1000BASE-X/SGMII PCS/PMA IP）

PL 端以太網

PL 端的以太網是通過IP核實現的。vivado 中有下列幾種以太網IP。

tri mode Ethernet MAC

AXI 1G/2.5G Ethernet Subsystem

100M/1G TSN Subsystem

其中

AXI 1G/2.5G Ethernet Subsystem 支持IEEE1588 ，但是只有在使用SGMII和SFP(small form factor pluggable)接口。并且帶有GTX 功能的Zynq 芯片才支持IEEE1588。如此看來只能在光纖接口，或者SGMII接口上實現。網絡上資料也不多。

*小貼士*

*GTX*

GTX是一種就是G級速率以上的SERDES串行/解串器。Xilinx芯片里內嵌的串行/解串器GTX,GTH,GTP等模塊。

7系列中，按支持的最高線速排序，GTP

100M/1G TSN Subsystem 也支持IEEE1588 但是看上去也是比較復雜的樣子。

SGMII

SGMII協議是CISCO公司提出來的，可以減少芯片間互聯的管腳。傳統的GMII前面說了是8bits數據線，此外還需要時鐘，和一些控制線，雙向加起來要20根線左右。而SGMII接口是1根數據線加1根時鐘線，雙向共4根。如果去掉時鐘線（采用CDR），那么2根線就可以實現互聯了。

SGMII本質上并沒有對以太網協議的分層做改動，還是MAC層，PCS層和PMA層。原來GMII模式下，MAC層一般做在SOC側，PHY層包括PCS+PMA做在另一個單獨的芯片上。而SGMII的實施是將PCS層也同時放在了原來的MAC側。這樣SOC芯片和PHY芯片各有一個PCS層。

對于SOC發送來說，數據包有MAC層過來，經過tx 的pcs，從SGMII接口發送出去。在PHY芯片上，有一個rx的pcs先將SGMII的信號解出GMII信號，然后再經過傳統的PHY層處理發送到介質上。對于SOC接收來說，則反過來。

tri mode Ethernet MAC在100Mbps 時可以使用MAC 接口，可以通過一個MAC to RMII 的IP 轉換成為RMII 接口。

IEEE1588/PTP實現方案

IEEE1588 的硬件實現的方法有兩種：

在MAC控制器中實現

在Phy 芯片中實現，比較常見的有TI 公司的DP83640 芯片

ZYNQ 中實現IEEE1588 協議的方式

筆者做了一些廠商，在PL 端使用現成的IP 支持1588 似乎只有1g/2.5g ethernet subsystem 這一種。但是它只有在帶有GT 傳輸的zynq 中使用，而且并沒有多少成功的參考。

基于本人的經驗，使用帶有IEEE1588 /PTP 功能的PHY 芯片實現,比較簡單。

使用DP83640

使用DP83640 實現IEEE1588 協議相對比較簡單。主要的問題是要通過RMII接口與DP83640 相連接。

使用rtl8211fs-vs-cg

realtek 公司的rtl8211fs-vs-cg 支持IEEE1588.注意：一定要帶有vs 后綴的才支持IEEE1588/PTP.

使用高通atheros AR8031 芯片

???????Linux 下訪問mdio 的方法

測試程序

我是在Z7 nano開發板的pynq 操作系統下調試通過的。

使用AXI 1G/2.5G Ethernet Subsystem

只有在使用SGMII和FDP接口。并且帶有GTX 功能的Zynq 芯片才支持IEEE1588。

結束語

筆者更傾向使用帶有IEEE1588/PTP 的PHY 芯片實現zynq 的IEEE1588

審核編輯：湯梓紅