隨著以太網(wǎng)技術(shù)在汽車(chē)電子領(lǐng)域的深入應(yīng)用，時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（Time-Sensitive Networking，TSN）技術(shù)也逐漸被廣泛采用。TSN是一個(gè)龐大的協(xié)議簇，最初由AVB（Audio Video Bridging）任務(wù)組制定，后由TSN任務(wù)組繼續(xù)完善，目標(biāo)是確保以太網(wǎng)能夠提供確定性通信服務(wù)（如時(shí)間同步、調(diào)度、冗余等）。在TSN協(xié)議體系中，gPTP（generalized Precision Time Protocol）負(fù)責(zé)時(shí)間同步部分，對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE 802.1AS。gPTP基于IEEE 1588（PTP）制定，更準(zhǔn)確地說(shuō)，gPTP是面向以太網(wǎng)/局域網(wǎng)場(chǎng)景的受限且?guī)U(kuò)展的PTP配置文件（profile），而非簡(jiǎn)單的“子集”。

在設(shè)備角色上，PTP定義了Ordinary Clock（普通時(shí)鐘）、Boundary Clock（邊界時(shí)鐘） 和Transparent Clock（透明時(shí)鐘）等多種實(shí)例；而gPTP采用Time-Aware End Station（時(shí)間感知端站）與Time-Aware Bridge（時(shí)間感知橋）模型：端站在功能上大體對(duì)應(yīng)PTP 的Ordinary Clock，橋在功能上類(lèi)似受限的Boundary Clock；同時(shí)，gPTP不采用Transparent Clock模式，而是統(tǒng)一使用點(diǎn)到點(diǎn)（P2P）的鏈路時(shí)延測(cè)量與專(zhuān)用的最佳主時(shí)鐘算法（Best Master Clock Algorithm，BMCA）選主機(jī)制，以滿(mǎn)足汽車(chē)以太網(wǎng)對(duì)時(shí)頻/相位一致性的嚴(yán)格要求。

01VN5650同步模式

在之前的驅(qū)動(dòng)版本中，VN5650就已支持PTP同步。將驅(qū)動(dòng)升級(jí)至最新后，用戶(hù)可以在Vector Hardware Manager（VHM）看到新增用于配置gPTP硬件授時(shí)的Time Sync頁(yè)面。兩種同步有著不同的應(yīng)用場(chǎng)景：

>PTP同步：和軟件同步/硬件同步等方式類(lèi)似，PTP同步的目的是用于Vector硬件之間的同步，為了確保在同時(shí)使用多個(gè)硬件設(shè)備時(shí)有一個(gè)公共的時(shí)鐘，同步精度可達(dá)1微秒。在僅有單個(gè)Vector硬件設(shè)備的情況下無(wú)需使用。

>gPTP同步：新增的gPTP同步功能則是用于被測(cè)設(shè)備的以太網(wǎng)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)中。當(dāng)以太網(wǎng)拓?fù)渲行枰粋€(gè)gPTP時(shí)鐘，VN5650就可以充當(dāng)這樣的角色，作為Switch接入該網(wǎng)絡(luò)中。該功能屬于VN5650硬件層面的功能，可脫離應(yīng)用軟件（如CANoe）直接配置使用。

02gPTP同步配置方法

1.添加測(cè)量端口

在VHM的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)配置頁(yè)面添加一個(gè)Switch Segment，并為Switch添加兩個(gè)物理端口：

2.選擇時(shí)鐘類(lèi)型

切換至Time Sync頁(yè)面，此處可根據(jù)需求選擇gPTP Clock或是AUTOSAR Clock：

>gPTP Clock：遵循IEEE 802.1AS規(guī)范，使用BMCA動(dòng)態(tài)選擇最優(yōu)主時(shí)鐘。

>AUTOSAR Clock：IEEE 1588和IEEE 802.1AS本身并不是為了滿(mǎn)足汽車(chē)領(lǐng)域的需求而制定的，AUTOSAR Clock在IEEE 802.1AS基礎(chǔ)上結(jié)合汽車(chē)領(lǐng)域的靜態(tài)框架應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)，去掉了BMCA等機(jī)制，報(bào)文添加了一些TLV字段（支持VLAN以Domain Number設(shè)置）。

3.添加gPTP端口

添加gPTP Clock后，需再添加一個(gè)Transmitting Port（匹配到Switch的一個(gè)物理端口）和一個(gè)Receiving Port（匹配到Switch的一個(gè)另物理端口）。

>Transmitting Port：一個(gè)Clock中可添加多個(gè)Transmitting Port，該端口作為timeTransmitter，用于連接gPTP設(shè)備的Slave Port。如果Clock沒(méi)有配置任何Transmitting Port，則表示Clock作為Ordinary Clock使用。

>Receiving Port：一個(gè)Clock中最多添加一個(gè)Receiving Port，該端口作為timeReceiver，用于連接gPTP設(shè)備的Master Port。如果Clock沒(méi)有配置Receiving Port，該Clock將成為Grandmaster。

4.同步成功的狀態(tài)

正確連接物理端口和外部設(shè)備后，切換VHM至視圖模式，Time Sync頁(yè)面中的gPTP Clock右上角顯示為綠色時(shí)鐘圖標(biāo)即意味著同步成功。下圖中配置成Trasmitting Port的物理端口（Port4）連接了外部gPTP Slave，配置成Receiving Port的物理端口（Port8）連接了外部gPTP Master。

03gPTP通信觀測(cè)

啟動(dòng)CANoe的測(cè)量，打開(kāi)Trace窗口觀察經(jīng)由Port8和Port4進(jìn)站出站的報(bào)文。

>觀測(cè)Sync和Follow Up消息：

這里的gPTP master為T(mén)wo-step時(shí)鐘，F(xiàn)ollow Up記錄了Sync消息的發(fā)送時(shí)間。Port8上會(huì)收到由真實(shí)的gPTP Master周期發(fā)送的Sync和Follow Up消息。Port4發(fā)送Follow Up消息給真實(shí)的gPTP Slave時(shí)會(huì)自動(dòng)在Correction Field字段添加駐留時(shí)間（residence time）。

>觀測(cè)Pdelay Req和Pdelay Resp消息：

Port8會(huì)發(fā)起鏈路延遲的測(cè)量，發(fā)送Pdelay Req消息：

Port4則會(huì)回復(fù)Pdelay Resp和Pdelay Resp Follow Up消息：

04CANoe的gPTP仿真/測(cè)試功能

除此之外，此前CANoe的AVB_IL就在軟件層面支持gPTP仿真，配合VN5000系列硬件也可以實(shí)現(xiàn)一些gPTP的協(xié)議測(cè)試。和上文介紹的VN5650的gPTP硬件授時(shí)的區(qū)別如下：