EthTSyn

目标

本集成手册用于指导客户进行以太网时间同步集成，文档主要包括的内容为：协议栈集成指导、基于普通应用的集成示例讲解、项目集成特殊说明。

由于各项目的需求不同，集成示例不会针对于特定的商业项目做详细讲解。

缩写词和术语

表 缩写词和术语

缩写词/术语

描述

EthIf

Eth 通信的接口模块

EthTSyn

TimeSyncOverEthernet 基于以太网的时间同步

StbM

SynchronizedTimeBaseManager 同步时间基管理

参考文档

[1] 参考手册_EthTSyn.pdf

[2] 参考手册_StbM.pdf

[3] 参考手册_EthIf.pdf

协议栈集成

项目交付的内容为：以太网时间同步协议栈源码和ORIENTAIS Studio配置工具。协议栈细分为协议栈的各模块及其对应的配置工具模块。

以太网时间同步协议栈各配置模块的功能介绍。

使用协议栈源码和配置工具，进行协议栈的集成的步骤。

表 以太网时间同步协议栈各配置模块介绍

模块名

功能

Eth

Eth驱动配置。

EthIf

EthIf模块主要处理上层模块与底层驱动的之间PDU的传递，为上层模块提供统一的接口来管理不同的Eth硬件模块

EthTSyn

EthTSyn模块处理以太网上的时间同步协议

StbM

同步时间基础管理器的目的是提供同步给客户的时间基数，与链路上的其他节点上的时间基数同步。
表 以太网时间同步协议栈集成的步骤

步骤

操作

说明

1

ORIENTAIS Stuido配置工具工程搭建和协议栈模块加载

若配置工具已经搭建，则仅需进行协议栈模块的加载操作。

2

模块配置及配置文件生成

NA

3

代码集成

现有工程、协议栈源代码和配置生成文件的集成。

4

验证测试

NA

Note

协议栈集成之前，用户须确保已经有基础工程，且本协议栈相关的其他协议栈能正常工作。

新建ORIENTAIS Studio配置工程及模块加载

  1. 安装ORIENTAIS Studio软件后，双击软件图标打开软件。

    image1

    图 新建工程-1

  2. 菜单栏File🡪New🡪Project，新建工程。

    image2

    图 新建工程-2

  3. 在弹出的新建窗口中选择Autosar下的 [BSW Project]，选择Next。

    image3

    图 新建工程-3

  4. 在弹出的窗口中输入工程名，选择Finish。

    image4

    图 新建工程-4

  5. 在弹出的窗口中选择Yes。

    image5

    图 新建工程-5

  6. 选择[Bsw_Builder]，右键单击，选择New ECU Configuration。

    image6

    图 新建工程-6

  7. 在弹出的窗口中输入ECU名，然后选择Next。

    image7

    图 新建工程-7

  8. 在弹出的窗口中勾选需添加的模块，点击Finish。

    image8

    图 新建工程-8

  9. 新建工程如下所示，上一步添加的模块已经被加入到工程中。

    image9

    图 新建工程-9

模块配置及代码生成

模块配置

模块的具体配置，取决于具体的项目需求。该协议栈各模块配置项的详细介绍，参见表。

表 协议栈各模块配置参考文档

模块

参考文档

说明

Eth

MCAL对应的Eth配置手册

EthIf

参考手册_EthIf.pdf

配置代码生成

  1. 在ORIENTAIS Stuido主界面左方，选择对应的协议栈，单击右键弹出Validate All和Generate All菜单。

    image10

    图 配置代码的生成-1

  2. 选择Validate All对本协议栈各配置选项进行校验，没有错误提示信息即校验通过。若有错误信息，请按照错误提示修改。

  3. 选择Generate All，生成配置文件。右下角的Console窗口输出生成的配置文件信息。

    image11

    图 配置代码的生成-2

  4. 将ORIENTAIS Studio切换到Resource模式，即可查看生成的配置文件。

    image12

    图 配置代码的生成-3

功能集成

代码集成

协议栈代码包括两部分：项目提供的协议栈源码和ORIENTAIS Studio配置生成代码。

用户须将协议栈源码和章节（配置代码生成）生成的源代码添加到集成开发工具的对应文件夹。协议栈集成的文件结构，见章节（源码集成）。

Note

协议栈集成之前，用户须确保已经有基础工程，且本协议栈相关的其他协议栈能正常工作。

集成示例

本章节通过以太网时间同步协议栈为例，向用户展示以太网时间同步协议栈的集成过程。用户可以据此熟悉以太网时间同步协议栈配置工具的配置过程，以及如何应用配置工具生成的配置文件。

为让用户更清晰的了解工具的使用，所用的配置均逐一手动完成，Ethif部分配置集成请参考《参考手册_EthIf.pdf》。

Note

本示例不代表用户的实际配置情况，用户需要根据自己的实际需求，决定各个参数的配置。

集成目标

客户能通过第三方同步工具（Canoe）对汽车电子电控单元进行同步功能实现，为其提供读出同步数据、同步差值读取及相关通信服务的软件模块。

模块的配置

新建配置工程及模块加载操作，请参考本文档章节（模块配置及代码生成）。

StbM模块配置

  1. 双击StbM模块，打开StbM模块的配置界面。

    image13

    图 StbMGeneral配置界面

  2. 在StbMGeneral下，每个选项具体注释意思可在右下角查找。

  3. 在StbMSynchronizedTimeBase界面,右键新建两个时间基，一个为主，一个为从两种模式配置一致，此处需要注意StbMLocalTimeClock容器中StbMClockFrequency为硬件引用GPT的主频时间，StbMLocalTimeHardware为引用MCAL配置的GPT模块；若用Eth硬件时钟，则不勾选。

    其他配置项客户可按OEM需求配置，此处配置只是简单Demo配置。

    image14

    图 StbMSynchronizedTimeBase配置界面-1

  4. StbMSynchronizedTimeBases->StbMSynchronizedTimeBase->StbMLocalTimeClocks->StbMLocalTimeClock的配置：

    image15

    图 StbMSynchronizedTimeBase配置界面-2

    StbMClockFrequency中填写StbM所引用的Gpt定时器的时钟频率。若是Eth时钟则默认1000000000。

    StbMLocalTimeHardware引用所需要引用的Gpt的定时器通道。若是Eth时钟则默认1。

  5. StbMSynchronizedTimeBases->StbMSynchronizedTimeBase->StbMLocalTimeClocks->StbMTimeCorrection的配置：

    image16

    图 StbMLocalTimeCorrection配置界面

    StbMAllowMasterRateCorrection如果主节点启用correction功能则需要开启。

    StbMMasterRateDeviationMax填写由 StbM_SetRateCorrection（）设置的速率偏差值的最大允许绝对值。

    StbMOffsetCorrectionAdaptionInterval填写适应性的速率矫正足以消除速率和时间偏差值的时间区间。

    StbMOffsetCorrectionJumpThreshold用于决定使用什么样的矫正方式。偏差值若小于此值，则在定义的时间周期内使用线性缩减（linear reduction）矫正。若大于此值，则以跳跃的方式立即设置正确的时间和速率。

    StbMRateCorrectionMeasurementDuration填写用于计算速率差的时间区间。

    StbMRateCorrectionsPerMeasurementDuration填写同时进行速率测量的次数，以确定当前速率偏差。

EthTSyn模块配置

  1. 双击EthTSyn模块，打开EthTSyn模块的配置界面。

    image17

    图 EthTSynGeneral配置界面

  2. 在EthTSynGeneral下，每个选项具体注释意思可在右下角查找。此容器下需要注意EthTSynDestPhyAddr，此容器建立时目标的MAC地址会默认为01:80:C2:00:00:0E（此地址为多播地址，支持多MAC主节点授时），此处需要客户按整车分配地址重新填写。

  3. 在EthTSynGlobalTimeDomain下，右键新建两个以太网时间域，一主一从。

    DomainId配置可为0~31，EthTSynSynchronizedTimeBaseRef此处引用StbM模块中配置的主或者从。

    image18

    图 EthTSynGlobalTimeDomain配置界面

  4. 在EthTSynGlobalTimeSlave下，EthTSynRxCrcValidated选择无CRC校验模式，EthTSynGlobalTimeFollowUpTimeout配置为300ms。EthTSynGlobalTimeSequenceCounterJumpWidth设置为1，将检查两个连续同步之间的 SC 值跳转。EthTSynGlobalTimeSequenceCounterHysteresis若发生超时，在转发有效时间之前，至少要验证的Sync-Follow Up消息对个数。

    image19

    图 EthTSynGlobalTimeSlave配置界面

  5. 在EthTSynGlobalTimeMaster下，EthTSynRxCrcValidated选择无CRC校验模式，EthTSynCyclicMsgResumeTime配置为500ms，EthTSynGlobalTimeTxPeriod配置为1s，EthTSynImmediateTimeSync选择为TRUE。

    image20

    图 EthTSynGlobalTimeMaster配置界面

  6. 在EthTSynPortConfig下， EthTSynGlobalTimeDebounceTime配置为10ms，EthTSynGlobalTimeEthIfRef此处引用Ethif配置的Eth驱动模块。

    image21

    图 EthTSynPortConfig配置界面

源代码集成

项目交付给用户的工程结构如下：

image22

图 工程结构目录

  • Bsw_Config目录，这个目录用来存放配置工具生成的配置文件，EthIf、StbM、EthTSyn有关的配置文件放在Bsw_Config文件夹下。

  • BSW目录，存放BSW相关模块的源代码.

协议栈调度集成

 1#include <machine/wdtcon.h>
 2#include "Mcu.h"
 3#include "Port.h"
 4
 5// EthTSyn协议栈相关模块头文件
 6#include "Eth_17_GEthMac.h"
 7#include "EthIf.h"
 8#include "Gpt.h"
 9#include "StbM.h"
10#include "EthTSyn.h"
11
12int main(void)
13{
14    // 使能定时器通知并启动定时器
15    Gpt_EnableNotification(GptConf_GptChannel_Gpt_1ms);
16    Gpt_StartTimer(GptConf_GptChannel_Gpt_1ms, 100000);
17    Gpt_StartTimer(GptChannelConfiguration_STBM, 0xFFFFFFu);
18
19    // 初始化Eth、EthIf、EthTSyn、StbM模块
20    StbM_Init(&StbM_Config);
21    Eth_17_GEthMac_Init(&Eth_17_GEthMac_Config);
22    EthIf_Init(&EthIf_ConfigData);
23    EthTSyn_Init(&EthTSyn_Config);
24
25    // 打开通信（主节点使用）
26    EthTSyn_SetTransmissionMode(0, ETHTSYN_TX_ON);
27
28    StbM_TimeStampType test1 = {0u};
29    StbM_UserDataType test2 = {0u};
30
31    // 作主节点需要添加初始化授时
32    test1.secondsHi = 0;
33    test1.seconds = 1696903810;  // 初始时间戳（秒）
34    test1.nanoseconds = 0;       // 初始时间戳（纳秒）
35    StbM_SetGlobalTime(0, &test1, &test2);
36
37    while (1)
38    {
39        if (Gpt_1msFlag == TRUE)
40        {
41            Gpt_1msFlag = FALSE;
42        }
43
44        if (Gpt_10msFlag == TRUE)
45        {
46            // EthTSyn、StbM模块周期处理函数
47            EthTSyn_MainFunction();
48            StbM_MainFunction();
49
50            // 获取当前时间并填充到PduInfo
51            StbM_GetCurrentTime(0, &timestamp, &userData);
52            PduInfo.sdu[0] = (uint8)((StbM_TimeStamp.seconds & 0xff000000) >> 24);
53            PduInfo.sdu[1] = (uint8)((StbM_TimeStamp.seconds & 0x00ff0000) >> 16);
54            PduInfo.sdu[2] = (uint8)((StbM_TimeStamp.seconds & 0x0000ff00) >> 8);
55            PduInfo.sdu[3] = (uint8)((StbM_TimeStamp.seconds & 0x000000ff));
56            PduInfo.sdu[4] = (uint8)((StbM_TimeStamp.nanoseconds & 0xff000000) >> 24);
57            PduInfo.sdu[5] = (uint8)((StbM_TimeStamp.nanoseconds & 0x00ff0000) >> 16);
58            PduInfo.sdu[6] = (uint8)((StbM_TimeStamp.nanoseconds & 0x0000ff00) >> 8);
59            PduInfo.sdu[7] = (uint8)((StbM_TimeStamp.nanoseconds & 0x000000ff));
60
61            Can_Write(2, &PduInfo);  // 从节点：转发同步时间报文（ID=0x666）
62        }
63    }
64    return 1;
65}

验证结果

根据集成目标，能够跟CANoe正常通信，以下是验证效果，右侧为以太网报文，左侧为CAN转发的StbM模块同步时间戳前4个字节为s，后4个字节为ns。

image23

图 时间同步模块验证结果