ZHDA183 June   2026 AM2611 , AM2612 , AM2612-Q1 , AM2631 , AM2631-Q1 , AM2632 , AM2632-Q1 , AM2634 , AM2634-Q1 , AM263P2 , AM263P2-Q1 , AM263P4 , AM263P4-Q1

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
    1. 1.1 机器人确定性挑战
    2. 1.2 为什么标准以太网无法支持实时通信
      1. 1.2.1 队首阻塞
      2. 1.2.2 缺少时间同步
      3. 1.2.3 无流量调度
    3. 1.3 基于时间敏感网络 (TSN) 的建议解决方案
      1. 1.3.1 什么是 TSN？
      2. 1.3.2 IEEE 1588（802.1AS gPTP - 通用精确时间协议）
      3. 1.3.3 IEEE 802.1Q (VLAN)
      4. 1.3.4 IEEE 802.1Qbu/Qbr（IET - 交错快速流量/帧抢占）
      5. 1.3.5 IEEE 802.1Qbv（EST - 调度流量增强）
      6. 1.3.6 CPSW 专属硬件特性
  5. 2示例用例：机器人中的分布式运动控制
    1. 2.1 典型情景
    2. 2.2 网络拓扑要求
      1. 2.2.1 为什么选择菊花链？
      2. 2.2.2 菊花链以太网解决方案的实际应用
    3. 2.3 通信要求
    4. 2.4 测试实现
  6. 3系统概述和架构
    1. 3.1 硬件架构
      1. 3.1.1 AM261x LaunchPad
      2. 3.1.2 CPSW 子系统概述：
    2. 3.2 软件架构
  7. 4实现示例
    1. 4.1 标准以太网 + CPSW InterVLAN 路由
      1. 4.1.1 什么是 Inter-VLAN 路由
      2. 4.1.2 此实现方案如何利用 Inter-VLAN 路由：
      3. 4.1.3 测试 1 基准测试
    2. 4.2 集成 gPTP 时间同步 (IEEE802.1AS)
      1. 4.2.1 什么是 PTP 时间同步？
      2. 4.2.2 此实现方案如何使用 GPTP 时间同步
      3. 4.2.3 测试 2 基准测试
    3. 4.3 集成 VLAN (IEEE802.1Q)
      1. 4.3.1 什么是 VLAN？
      2. 4.3.2 此实现方案如何利用 VLAN
      3. 4.3.3 测试 3 基准测试
    4. 4.4 集成 IET 帧抢占 (IEEE802.1Qbu/Qbr)
      1. 4.4.1 什么是 IET（交错快速流量）？
      2. 4.4.2 此实现方案如何利用 IET
      3. 4.4.3 测试 4 基准测试
    5. 4.5 集成 EST 调度 (IEEE802.1Qbv)
      1. 4.5.1 什么是 EST？
  8. 5结语
  9. 6挑战和调试注意事项
    1. 6.1 网络拓扑验证
    2. 6.2 流量分析
    3. 6.3 主机端口流量监控
    4. 6.4 PHY 链路管理
    5. 6.5 数据包未转发到下一个节点
    6. 6.6 错误处理和重试
    7. 6.7 高优先级数据包的高延迟或抖动
    8. 6.8 gPTP 不同步
  10. 7参考资料

1.3.1 什么是 TSN？

时间敏感型网络 (TSN) 是 IEEE 802.1 标准的集合，无需专有协议或现代以太网交换机无法提供的专用硬件，即可为标准以太网增加确定性。该解决方案为整个机器人系统提出了一个基于以太网的通信骨干网，旨在提供确定性、可靠性和更好的性能，以满足严格的闭环延迟要求。此主干网将多个运行周期短、带宽要求高的系统组件互联起来，现有解决方案无法满足这些要求。实际上，TSN 允许以太网从尽力而为的数据包传输演变为确定性的通信结构。这很重要，因为机器人系统需要的不仅仅是带宽。重要的架构要点是，TSN 通过使时间、优先级和调度成为网络设计的一等元素来增强以太网。这正是机器人所需的。支持 TSN 的网络可以将传输对齐到公共时间基准，预留传输窗口，隔离流量类别，并减少由拥塞和争用引入的不确定性。

下表总结了 TI AM261x 器件支持的 TSN 标准。

表 1-2 AM261x 上的 TSN 支持摘要
TSN 标准 说明 在硬件/软件中提供支持
CPSW 3G 免费 RTOS 支持
802.1Q VLAN 是 是
802.1AS-2020 时间同步 (AS-Rev) 是 是
802.1Qbv

时间感知型整形器 (TAS) /

增强调度流量 (EST)

 是 是
802.1Qbu 交错快速流量 (IET)：帧占先 是 是
802.1Qav 时间敏感流的转发/排队 (FQTSS)，也称为 eAVB（以太网音视频桥接） 是 是
802.1Qci 按流过滤和管制 (PSFP)

无开/关功能

门控支持

 部分
802.1CB 用于可靠性的帧复制和消除 (FRER) 否 不适用
802.1Qch 循环排队和转发 否 不适用
802.1Qcr 异步流量整形 否 不适用
802.1Qat 流预留协议 (SRP) 否 不适用
802.1Qcc SRP 增强功能
802.1BA 音频视频桥接 (AVB) 系统 是 是
直通交换 没有经批准的 IEEE 标准 是 是
Inter/Intra VLAN 路由 没有经批准的 IEEE 标准 是 是

本应用手册建议在标准以太网应用中集成上述一些标准，以帮助引入机器人用例所需的确定性、稳健性和性能保证。

建议的标准以太网 + TSN 解决方案图 1-1 建议的标准以太网 + TSN 解决方案