來源:虹科問答| 工業(yè)4.0加速器:TSN端點創(chuàng)新開發(fā)的獨特優(yōu)勢是什么?
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#TSN #時間敏感網(wǎng)絡(luò) #虹科PCIe網(wǎng)卡
導(dǎo)讀
在當(dāng)今快速發(fā)展的工業(yè)自動化和智能制造領(lǐng)域,時間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)正成為連接各個智能設(shè)備的核心技術(shù)。虹科TSN-PCIe網(wǎng)卡,作為市場上首個即用型TSN解決方案,為構(gòu)建高效、可靠的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)提供了強大的支持。
虹科RELY-TSN-PCIe網(wǎng)卡
想象一下,如果通信網(wǎng)絡(luò)能夠像時鐘一樣精準(zhǔn),每條信息都能在預(yù)定的時間內(nèi)準(zhǔn)時到達(dá),那將會怎樣改變我們的通信世界?虹科RELY-TSN-PCIe網(wǎng)卡,正是這一構(gòu)想的實現(xiàn)者。在本篇QA指南中,我們將深入探討這款革命性產(chǎn)品的核心特性,解答您可能遇到的疑問。
01****虹科TSN端點的結(jié)構(gòu)是怎樣的?
虹科PCIe網(wǎng)卡在端到端的傳輸當(dāng)中,充當(dāng)數(shù)據(jù)調(diào)度和調(diào)節(jié)收發(fā)的作用。虹科PCIe設(shè)備本身,通過PCIe接口與用戶的主機(CPU端)相連,面對各種復(fù)雜多樣的算法,往往數(shù)據(jù)的計算都是由主機CPU來進行計算和操作。而端到端之間的數(shù)據(jù)傳輸是用戶主機(CPU)將計算的控制命令通過PCIe接口向設(shè)備的Port1/2進行發(fā)送出去,同理對于接收到的控制命令也是通過Port0/1向PCIe端口轉(zhuǎn)發(fā)給用戶主機(CPU)。
面對復(fù)雜多樣的各種類數(shù)據(jù),用戶主機(CPU)需要對不同種類的數(shù)據(jù)進行規(guī)劃編程,或者分類(VLAN),規(guī)劃為TSN當(dāng)中的8種不同類別的數(shù)據(jù)流量。或者可以由虹科PCIe網(wǎng)卡本身將用戶主機的流量以一種TSN類別發(fā)送出去。
在操作上,虹科TSN網(wǎng)卡可以做到 賦予數(shù)據(jù)流量的時間敏感的調(diào)度 。但網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的負(fù)載,還是需要用戶在用戶主機(CPU)定義應(yīng)用程序,將設(shè)備當(dāng)成一個普通網(wǎng)卡,先保證數(shù)據(jù)能相互傳輸,再利用虹科PCIe設(shè)備內(nèi)部的Web進行協(xié)議的設(shè)置,使得數(shù)據(jù)傳輸遵循TSN傳輸。
02 ** 如何部署和使用虹科TSN-PCIe卡?**
具體是要根據(jù)TSN需求,以及所需要的 時隙配置 。端到端的情況下,比如在不采用TSN調(diào)度情況下,網(wǎng)絡(luò)在多流量傳輸下, 遵循優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)原則 ,可能會導(dǎo)致部分流量丟失,以及延遲和抖動情況大多在ms級別的發(fā)生,因為無法按照用戶確定性時延的去轉(zhuǎn)發(fā)。
當(dāng)采用TSN門控機制下,保證網(wǎng)絡(luò)特性情況下(即對應(yīng)的幀率需要保證門控帶寬能夠無丟包),設(shè)置us級別的門控,比如第一個門控100us內(nèi),此門控傳輸控制類別1,3,4三種,第2個門控150us傳輸控制類別2,6,那么對于這三種流量的傳輸結(jié)果,以一個周期轉(zhuǎn)發(fā)為例,延遲和抖動都是在用戶可確定的范圍內(nèi),延遲和抖動都是在門控范圍以內(nèi)(通常實際只有幾us的抖動,并且速率也高,情況越是良好),這就是TSN的確定性網(wǎng)絡(luò)的由來。
03****TSN端點具備哪些獨特優(yōu)勢?
虹科TSN-PCIe網(wǎng)卡 可用作PCIe TSN 端點和 TSN 橋 ,提供2 個多媒體千兆以太網(wǎng)端口和 2 個內(nèi)部端口。作為端點,它提供了 在托管設(shè)備中引入TSN 技術(shù)的可能性 ,以便將其集成到確定性網(wǎng)絡(luò)中。PCI Express(PCIe)是擴展性最強的高速串行計算機擴展總線,它是 PC 計算機中擴展板的實際標(biāo)準(zhǔn),并且正在獲得工業(yè)PC 甚至SCADA系統(tǒng)的認(rèn)可。
在探索時間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)的實現(xiàn)方案時,結(jié)合I210網(wǎng)卡和Linux系統(tǒng)的TSN補丁是一個切實可行的方法。盡管I210網(wǎng)卡本身可能并不具備豐富的TSN功能,但通過在搭載這些網(wǎng)卡的設(shè)備上應(yīng)用開源的Linux TSN補丁,可以擴展其功能,盡管這可能需要相當(dāng)?shù)墓ぷ髁俊?br />
虹科的TSN網(wǎng)卡在這方面展現(xiàn)出了其獨特的優(yōu)勢。它不僅 支持市面上廣泛使用的多種協(xié)議,而且采用了基于PCIe板卡的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)——ARM-CPU與FPGA的結(jié)合 。在ARM側(cè),我們實現(xiàn)了一個經(jīng)過優(yōu)化的Linux TSN補丁包,與FPGA中的TSN協(xié)議交換結(jié)構(gòu)相互配合,共同確保了TSN協(xié)議的高效數(shù)據(jù)調(diào)度。通過PCIe接口上的I210網(wǎng)卡,這些網(wǎng)卡能夠與搭載設(shè)備(如工控機)進行通信,無論搭載的是Windows、Linux還是VxWorks操作系統(tǒng),用戶只需配置相應(yīng)的網(wǎng)卡驅(qū)動,即可實現(xiàn)即插即用的便利性,輕松部署確定性以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò),同時將技術(shù)復(fù)雜性從用戶設(shè)備和應(yīng)用程序中抽象出來。
更進一步,虹科的TSN解決方案在協(xié)議配置上也進行了創(chuàng)新。它不再依賴于傳統(tǒng)的命令行方式,而是提供了一個直觀的Web GUI頁面,使用戶能夠通過圖形界面進行配置,這大大簡化了TSN協(xié)議的設(shè)置和管理過程,提高了用戶體驗。
04****TSN端點的二次開發(fā)潛力如何?
對于TSN IP的端點方案而言,虹科除了提供FPGA 代碼形式TSN方案,還包括ARM側(cè)的Linux軟件組件包,便于客戶集成TSN 端點方案。同時保持 行業(yè)內(nèi)協(xié)議數(shù)量和性能的領(lǐng)先特性, 從開發(fā)層面來說,一站式的TSN解決方案幫助客戶克服了很多時間和開發(fā)難題;從產(chǎn)品最終形態(tài)而言,產(chǎn)品帶來的用戶體驗感好,協(xié)議性能上具備一定的市場優(yōu)勢。
我們的TSN協(xié)議是用FPGA實現(xiàn)的,以IP封裝的形式存在,在賽靈思的MPSOC上做的系統(tǒng)集成,硬件設(shè)備都是集成好的標(biāo)準(zhǔn)品,如果想改協(xié)議確實只能走IP這條路徑。
如果是應(yīng)用層面的話,硬件設(shè)備是非常支持用戶對協(xié)議參數(shù)的可調(diào)整,比如QBV本身的時隙大小可設(shè)置,周期性傳輸中隊列的可調(diào)整,出入幀的優(yōu)先級設(shè)置等等,但對于協(xié)議本身來說,它自身的實現(xiàn)的方式是固定好的,所以說協(xié)議本身的算法機制是無法從現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)品對其進行改變,從而實現(xiàn)二次開發(fā)的目標(biāo)。
結(jié)語
歡迎訪問https://www.intelnect.com/category/technical-article/了解更多虹科技術(shù)文章!如有任何技術(shù)疑問或需求,歡迎添加虹科智能互聯(lián)技術(shù)工程師微信,我們將隨時為您提供專業(yè)幫助。
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