你的设备是否需要支持TSN（下）

如何在设备中引入TSN？

根据经济分析师提供的数据和信息，考虑到2019年将实现商业化，预计到2024年时敏网络（TSN）市场价值将达到6.06亿美元。今年，首款具有TSN功能的终端设备将在可以在市场上购买，例如CISCO IE-4000或某些National Instruments模块。

但是，对于任何预测在其设备中引入TSN的公司，仅使用第三方TSN交换设备是不够的。必须将TSN技术引入其自身产品的硬件和软件中，因为它们将在网络中发挥积极作用。由于解决方案中涉及的元素的多样性和复杂性，这是一个巨大的挑战。

片上系统工程（SoCe）是基于FPGA的基于时间感知以太网解决方案的领先技术提供商。自2010年以来，SoCe已将其IEEE 1588，HSR / PRP和GbE交换机IP内核授权给全球50多家公司，这些公司现在将这些技术集成到其新的设备系列中。凭借在具有时间感知能力的关键系统上积累的经验，SoCe开发了一种全面的TSN解决方案，旨在降低其上市时间和对客户的开发风险。

SoCe的TSN解决方案称为多端口TSN交换机（MTSN）IP，其设计目的是在可编程SoC上实现。例如，目标设备是Xilinx Zynq-7000全可编程SoC和Zynq Ultrascale + MPSoC。这些强大的平台提供了组合的硬件和软件处理功能，并且由于其可重新配置的性质，可确保解决方案的可升级性。考虑到标准在不断发展，这最后的优势是TSN实施的关键点，必须强制升级设备。

从简单的2端口端点到复杂的多端口交换机，MTSN交换机IP可以根据应用实现最佳实现。设计人员可以在其他参数中为FPGA部分中实现的交换机选择端口数量和存储器分配。整个配置在Xilinx Vivado Tool中以图形方式完成。

当前版本的MTSN交换机IP支持IEEE 1588同步，802.1Qbv，从而可以同时支持计划的流量，基于信用的整形器流量和严格的优先级流量。为了提供MTSN是最灵活的配置方案，它支持通过自己的Web Interface进行直接配置，因为可以在图3中捕获的快照中看到它和RESTCONF / YANG上的802.1Qcc配置。

图3 基于配置Web的界面

可以使用MTSN套件评估MTSN交换机IP。该套件不仅可以测试MTSN交换机IP，还可以支持高级的动手TSN。该套件有两种版本，一种基于Xilinx Zynq-7000 SoC，另一种基于Zynq Ultrascale + MPSoC。

图4描述了MTSN套件的基本互连：两个SMARTmpsoc或SMARTzynq Bricks板，两个互连电缆和两个电源。每块板均提供4个外部端口，这些端口可以分配铜缆和光纤SFP模块，以及一个额外的仅用于cooper的以太网服务端口。

图4  MTSN套件的演示设置

 在图5中显示了在MTSN交换机IP套件（MPSoC版本）上实现的设计框图。此设计中包含的主要元素是：

·PS部分：SoC的处理系统部分。

·PL部分：SoC的可编程逻辑部分。

·TSN流量生成器：HDL模块能够生成具有受控吞吐量的不同类别的以太网流量。此外，它集成了一个时间感知整形器，用于调度流量生成器生成的常规以太网流量。

·TSN适配器： HDL模块，负责实施时间感知整形器以调度由SoC处理器部分的标准常规以太网MAC所管理的常规以太网流量。

·MTSN交换机IP：六端口TSN交换机。这些端口分布为两个内部端口和四个外部端口。

图5 MTSN套件MPSoC版本的框图

由于在两个板上都实现了这种灵活的设计，因此用户可以运行完整的TSN设置，该设置由端点，交换机以及从应用程序角度而言的Talkers和Listeners组成。套件文档中介绍的指导测试对于时间和信用整形器验证，同步验证，流量生成器配置，Wireshark IO Graph操作有效，并且对于使用组合视频流应用程序的不同网络配置的效果进行目视检查均有效。例如，图片（a）和图片（b）显示专门用于自动化演示中测试的Web应用程序的快照。数据 图片（c）和图片（d）表示演示期间使用Wireshark IO Graph完成的流量捕获。

图6 MTSN套件Web工具

 结论

TSN提供了网络融合，并将使工业物联网设置的有效实现成为可能。一些重要的公司正在推动解决方案的开发和标准的开发。

但是，现实的TSN网络将需要所有供应商的TSNaware设备。 SoCe为所有希望在其设备中提供TSN功能并决定赶上这一不间断浪潮的制造商提出了一种可访问且完整的方法。这些技术是这些先进行业需求的关键驱动力。

虹科是一家在工业自动化领域，特别是工业总线通讯行业经验超过10年的高科技公司。虹科工业通讯事业部与世界知名的工业通讯专家【PEAK-System，Hilscher，Kunbus，SYS TEC，Koenig-Pa，Port，Copa-data，TenAsys，SoC-e、RELYUM】等深度合作，提供业内顶尖水平的工业总线协议软硬件解决方案，协议类型包含【CAN、CANopen、EtherCAT、Profibus、Profinet、Ethernet/IP、TSN】等，产品类型包含代码、软件、芯片、板卡、模块等。虹科工业通讯以客户需求为导向，以技术能力为基础，为国内企业提供最适合的产品和最满意的服务。特别是在工业4.0的大环境下，虹科工业通讯与时俱进，推出了TSN（时间敏感网络）的解决方案，后者将在推动万物互联的潮流中扮演着如高速公路般的连接作用。 

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