前 言
1 TSN簡介
2 時鐘同步機制
3 時間感覺整形器機制
4 搶占式MAC機制
5 時間敏感流轉發與排隊機制
前 言
本指導文檔适用開發環境：
Windows開發環境：Windows 7 64bit、Windows 10 64bit
Linux開發環境：Ubuntu18.04.4
虛拟機：VMware15.5.5
Linux Processor SDK：ti-processor-sdk-linux-rt-am64xx-evm-08.01.00.39
U-Boot：U-Boot-2021.01
Kernel：Linux-5.10.65
本文檔主要示範TSN（時間敏感型網絡）的通信測試。案例位于産品資料“4-軟體資料\Demo\base-demos\tsn_test\”目錄下。
進行本文檔操作前，請先按照《調試工具安裝》文檔安裝USB轉序列槽驅動、SecureCRT序列槽調試終端等相關軟體。預設使用USB TO UART0作為調試序列槽。
評估闆簡介
創龍科技TL62x-EVM是一款基于TI Sitara系列AM62x單/雙/四核ARM Cortex-A53 + 單核ARM Cortex-M4F異構多核處理器設計的高性能低功耗工業評估闆，由核心闆和評估底闆組成。處理器ARM Cortex-A53(64-bit)主處理單元主頻高達1.4GHz，ARM Cortex-M4F實時處理單元主頻高達400MHz，采用16nm最新工藝，具有可與FPGA高速通信的GPMC并口，同時支援雙屏異顯、3D圖形加速器。核心闆經過專業的PCB Layout和高低溫測試驗證，穩定可靠，可滿足各種工業應用環境。
評估闆接口資源豐富，引出3x Ethernet（兩路支援TSN）、3x CAN-FD、9x UART、多路DI/DO、GPMC、USB、MIPI、LVDS LCD、TFT LCD、HDMI等接口，闆載WIFI子產品，支援4G子產品，可選配外殼直接應用于工業現場，友善使用者快速進行産品方案評估與技術預研。
評估闆正面圖
根據抓取的資料包分析可知：
端口5001：在204us之後關閉(TC0/Q0)閥門。
圖 35
端口5002：在572us之後關閉(TC1/Q1)閥門。
圖 36
端口5003：在198us之後關閉(TC2/Q2)閥門。
圖 37
備注：資料包未按設定的門限打開時間進行發送，原因未知，但與官方測試結果一緻。
搶占式MAC機制
TSN的标準協定：Preemption (IET,802.1Qbu/802.3br) with Linux packet scheduler
簡介
在TAS機制中會存在兩個問題：第一，保護帶寬消耗了一定的采樣時間；第二，低優先級反轉的風險。是以，TSN的802.1Qbu和IEEE 802.3工作組共同開發了IEEE 802.3br，即可搶占式MAC機制。其采用了802.3TG中的幀搶占機制，将給定的出口分為2個MAC服務接口，分别稱為可被搶占MAC(pAMC-Preemptable MAC)和快速MAC(eMAC-express MAC)。pMAC可被eMAC搶占，進入資料堆棧後等待eMAC資料傳輸完成，再進行傳輸。
圖 38 基于搶占式MAC的傳輸機制
通過搶占，保護帶寬可被減少至最短低優先級幀片段。然而在最差情況下，低優先級的片段可在下一個高優先級前完成。當然，搶占這個傳輸過程僅在連接配接層接口，即對于搶占式MAC，交換機需專用的硬體層MAC晶片支援。
案例測試
基于CPSW網口測試
請準備2個TL64x-EVM評估闆，使用網線将2個評估闆的ETH1網口互連。其中評估闆1作為iperf3服務端，評估闆2作為iperf3用戶端。
備注：暫不支援PRG網口。
請将案例"iet\bin\"目錄下iet-fpe-with-mac-verify.sh腳本檔案分别拷貝至評估闆1、2檔案系統。分别進入評估闆1、2檔案系統，執行如下指令初始化并使能網口IET功能。
Target# ./iet-fpe-with-mac-verify.sh
圖 39 評估闆1檔案系統
圖 40 評估闆2檔案系統
進入評估闆1檔案系統，執行如下指令，設定評估闆1網口ETH1的靜态IP為192.168.2.10，并啟動2個iperf3伺服器，對應端口分别為5002和5003。
Target# ip addr add 192.168.2.10/24 dev eth0
Target# iperf3 -s -i30 -p5002 &
Target# iperf3 -s -i30 -p5003 &
圖 41
進入評估闆2檔案系統，執行如下指令，設定評估闆2網口ETH1的靜态IP為192.168.2.20，并啟動2個iperf3用戶端，對應端口分别為5002和5003。首先運作端口為5002的用戶端，資料将會進入Q0隊列；然後運作端口為5003的用戶端，資料将會進入Q1隊列。由于在使用腳本初始化時将會配置Q0可被Q1搶占，是以端口為5002的用戶端可被端口為5003的用戶端搶先發送資料。
Target# ip addr add 192.168.2.20/24 dev eth0
Target# iperf3 -c 192.168.2.10 -u -b200M -l1472 -u -t30 -i30 -p5002 &
Target# iperf3 -c 192.168.2.10 -u -b50M -l1472 -u -t30 -i30 -p5003 &
圖 42
評估闆1序列槽調試終端将會列印如下資訊。
圖 43
分别進入評估闆1、2檔案系統，執行如下指令，檢視IET的狀态。
Target# ethtool -S eth0 | grep iet
圖 44 評估闆1（服務端）
圖 45 評估闆2（用戶端）
參數解析：
iet_rx_assembly_ok：表示接收端成功重新組裝MAC幀的次數。
iet_rx_frag：表示接收端接收到搶占幀的次數。
iet_tx_frag：表示發送端産生搶占幀的次數。
從上述測試結果分析可知：用戶端參數iet_tx_frag為13805，表示存在發送幀搶占的情況，發送端使用MAC搶占機制。服務端參數iet_rx_frag為13805，iet_rx_assembly_ok為11316，表示存在接收到對端搶占幀的情況。
時間敏感流轉發與排隊機制
TSN的标準協定：Forwarding and Queuing Enhancements for Time-Sensitive Streams (FQTSS, 802.1Qav)
簡介
802.1Qav協定制定初衷是確定傳統的異步以太網資料流不會幹擾AVB的實時資料流傳輸，現在Qav不再局限于音視訊的傳輸。此協定規定了每類優先級的入口計量、優先級再生以及處理時間感覺隊列的算法。其利用IEEE 802.1AS協定生成的定時資訊和VLAN優先級來隔離受控和非受控隊列之間的幀，同時支援時間敏感流量在有線或無線區域網路之間傳輸。
案例測試
基于CPSW網口測試
請使用網線将評估闆的ETH1網口與PC機網口直連。
備注：暫不支援PRG網口。
請将PC機配置為靜态IP，其中IP位址為：192.168.2.10，子網路遮罩為：255.255.255.0，請根據實際情況進行修改，如下圖所示。
圖 46
請将案例"fqtss\bin\"目錄下所有腳本拷貝至評估闆檔案系統任意目錄。
圖 47
- TX CPPI channels on Host P0測試
在fqtss-tx_cppi_channel_on_host_p0-init.sh腳本所在目錄下執行如下指令測試TX CPPI channels on Host P0功能。本此測試将會對主機端口TX通道限制速率。
Target# ./fqtss-tx_cppi_channel_on_host_p0-init.sh
圖 48
執行如下指令，設定評估闆網口ETH1的靜态IP為：192.168.2.20，并測試與PC機是否通信正常。
Target# ip addr add 192.168.2.20/24 dev eth0
Target# ping 192.168.2.10
圖 49
在PC機上，在CMD指令行終端執行如下指令，運作3個iperf3伺服器程序，對應端口分别為5001、5002和5003。
CMD# iperf3.exe -s -i30 -p5001
CMD# iperf3.exe -s -i30 -p5002
CMD# iperf3.exe -s -i30 -p5003
圖 50
圖 51
圖 52
進入評估闆檔案系統，執行如下指令，啟動3個iperf3用戶端，并與服務端進行通信測試。
Target# iperf3 -c 192.168.2.10 -t10 -p5001 -Tpri7 & iperf3 -c 192.168.2.10 -t10 -p5002 -Tpri6 & iperf3 -c 192.168.2.10 -t10 -p5003 -Tpri0
圖 53
從上圖可知，端口為5001的用戶端（pri7，限速100Mb/s）的帶寬為89.2Mb/s；端口為5002的用戶端（pri6，限速200Mb/s）的帶寬為162Mb/s；端口為5003的用戶端（pri0，不限速）的帶寬為502Mb/s。
根據上述測試結果分析可知：對主機端口TX通道的速率限制功能正常。
External Ports FIFOs測試
請将評估闆斷電重新開機，進入評估闆檔案系統。
在fqtss-external_ports_fifos-init.sh腳本所在目錄執行如下指令測試External Ports FIFOs功能。本此測試将會對主機端口TX通道和外部端口FIFO，啟用速率限制。
Target# ./fqtss-external_ports_fifos-init.sh
圖 54
執行如下指令，設定評估闆網口ETH1的靜态IP為：192.168.2.20，并測試與PC機是否通信正常。
Target# ip addr add 192.168.2.20/24 dev eth0
Target# ping 192.168.2.10
圖 55
在PC機上，在CMD指令行終端執行如下指令，運作3個iperf3伺服器程序，對應端口分别為5001、5002和5003。
CMD# iperf3.exe -s -i30 -p5001
CMD# iperf3.exe -s -i30 -p5002
CMD# iperf3.exe -s -i30 -p5003
圖 56
圖 57
圖 58
進入評估闆檔案系統，執行如下指令，啟動3個iperf3用戶端，并與服務端進行通信測試。
Target# iperf3 -c 192.168.2.10 -t10 -p5001 -Tpri7 & iperf3 -c 192.168.2.10 -t10 -p5002 -Tpri6 & iperf3 -c 192.168.2.10 -t10 -p5003 -Tpri0
圖 59
從上圖可知，端口為5001的用戶端（pri7，限速100Mb/s）的帶寬為80.5Mb/s；端口為5002的用戶端（pri6，限速200Mb/s）的帶寬為139Mb/s；端口為5003的用戶端（pri0，不限速）的帶寬為368Mb/s。
根據上述測試結果分析可知：對主機端口TX通道和外部端口FIFO的速率限制功能正常。