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

4.1.3 测试 1 基准测试

使用标准以太网获得的基线测试数据在表 4 中进行了讨论。对于每个节点，往返延迟是指数据包从数据包发生器传输到菊花链网络中的节点并环回到数据包生成器所需的时间（包括开关延迟、导线延迟、PHY 延迟、CPSW 处理时间）。

此测试不涉及任何后台流量。此测试的 CPSW 未配置为涉及 GPTP、EST 或 IET。

表 4-1 基线结果
节点 往返时间 (us) – （无后台流量）
节点 1（最近）

最小值：8.42

Max：528.81

平均值：511.96
节点 2

最小值：23.60

Max：803.47

平均值：656.64
节点 3

最小值：37.776

Max：816.82

平均值：671.89
节点 4

最小值：53.88

Max：830.17

平均值：686.91
节点 5（最远）

最小值：69.128

Max：844.96

平均值：702.20

重要观察结果：

  • 当流量注入刚开始时，往返延迟是理想的（最小数值）。“最小值”是在 100M RGMII 全双工链路下，菊花链拓扑所能达到的最佳情况数值。
  • 从最远节点到最近节点每 1ms 按顺序发送 5 个数据包的突发。使用 550,000 个数据包的周期性突发 (12B IPG) 进行测试时，未观察到 CPSW 数据包丢弃。上述数字是 10 次测试迭代的平均值。
  • 一段时间后，当网络数据包拥塞时，平均时间和最大时间会超出范围，导致这种实现方案不适合我们的用例。
  • 在理想情况下，节点 2 和节点 1 延迟之间的差异为 (23.60us – 8.42us = 15.18us)。对于节点“n” (n >= 1)，理想情况下的延迟可通过以下公式计算：

延迟 (n) = 节点处理延迟 + 2*(n-1)*（直通延迟） + 导线传播时间

  • 使用 100M 下的直通延迟为 7.6us，CAT5 以太网电缆的线路传播时间为 5ns/m，每个节点的平均延迟为 8.4244us。

近似地，

延迟 (n) = 8.4224us + 2*(n-1)*(7.6) + 导线传播时间

  • 由于网络中没有确定性、调度或同步，测试 1 中的平均往返延迟非常高。