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

2.4 测试实现

测试系统在菊花链中使用五个 AM261x LaunchPad，表示：

  • Spirent/TI AM64x 处理器：中央运动控制器（或控制器网关）
  • TI AM261x LaunchPad 节点 1–5：机械臂中的关节
  • 该设置使用 100M RGMII 全双工链路。

外部 PC/ Spirent/ TI AM64x 处理器用作中央运动控制器，会在每个周期向网络中的每个节点生成数据包。因此，在每 1ms 周期开始时，会为第 5 个节点（最远节点）生成数据包并将其发送到该节点，然后发送到 4 个节点，最后一个数据包发送到第 1 个节点（最近节点）。

将第一个数据包发送到最后一个节点是为了避免外部 PC 和节点 1 之间的网络拥塞。网络流量：

    1. 高优先级流量（优先级 = 7）：在 1ms 周期开始时向每个节点发送64B 单播数据包（针对 5 个 AM261x-LP 的 5 个数据包突发）。一旦传输了这 5 个数据包，后台流量就会开始传输。

    2. 后台流量（优先级 = 0）：512B 后台流量在 1ms 周期内从数据包生成器发送到节点，持续时间为剩余时间（首先寻址到最远节点，最后寻址到最近节点）。

      高优先级流量与后台流量之间的标准 IPG 间隙 (12B)。

    3. AM261x 生成的流量：每 1ms，每个节点向数据包生成器发送一个单播数据包。(516B)
表 2-1 数据包优先级
数据包优先级（基于 VLAN PCP） 数据包大小 数据包源 数据包目标
P-7（最高）– 高优先级控制流量 64B 数据包生成器 AM261x 节点
P-5 – 节点生成的流量 512B AM261x 节点 数据包生成器
P-7（最低）– 后台流量 64B 或 512B 数据包生成器 AM261x 节点

要获得高度精确的时间戳，也可以使用诸如 ProfiShark 或其他硬件网络分路器等特殊的时间戳硬件。这里需要注意的一点是，当 Wireshark 与 Windows 一起使用时，观察到的时间戳与微秒级的刻度不准确，看到的结果可能有所不同。AM261x 可根据应用要求，支持多达 8 个不同的优先级。

数据包流入菊花链网络的流程如下所示：

一个周期内的以太网流量图 2-1 一个周期内的以太网流量
对菊花链网络中的数据包传播进行采样图 2-2 对菊花链网络中的数据包传播进行采样

周期开始时，向菊花链网络发送五个高优先级 P0 帧，然后向网络发送低优先级后台流量，直到周期结束。

为高优先级流量计算每个节点的往返时间。此往返时间包括线路传播时间、CPSW 处理和交换时间，用于从外部数据包生成器到菊花链网络并返回数据包生成器的数据包发送。此设置有助于验证：

  • TSN 能否确保传输至最远端节点（节点 5）的时延始终控制在 150 微秒以内。
  • 延迟如何随跳数而变化
  • 帧抢占是否有效地将高优先级流量与后台加载隔离开来
  • gPTP 是否保持足够的同步精度。

虽然实际的机械臂可以有五个以上的关节，但五节点测试链对缩放行为进行了充分的验证，并为工程师提供了推断较长链性能的参考。