CC-Link合作伙伴协会创建并指定了一个新的工业开放网络规范"CC-Link IE TSN",并推出了下一代CC-Link IE网络,新制定的CC-Link IE TSN规范是第一个将千兆位以太网带宽与时间敏感网络(TSN)相结合的规范。TSN的主要优点是,实时控制通信可以与非实时信息通信相结合,同时保留确定性能,这是传统以太网所不能做到的。CC-Link IE TSN增加了TSN,以提高开放性,同时进一步提高性能和功能。本文介绍了虹科的CC-Link IE TSN主站和从站协议栈在某些具有TSN接口的硬件平台上的移植方案。
1 CC-Link IE TSN主站支持功能
CC-Link IE TSN主站支持 Management Master station以及 Control Master station,其中 Management Master station 用来控制其他从站设备和管理网络(每个网络中只有一个Management Master);Control Master station 用来控制其他从站和主站(每个网络中可以是0 或者多个 Control Master)。
2 CC-Link IE TSN主站代码架构
在认识CC-Link IE TSN主站代码架构前,首先要了解代码的GOAL架构;GOAL全称是Generic Open Abstraction Layer,可理解为整个代码的runtime,可适配不同的硬件平台和操作系统以及应用层逻辑,一个主站的应用程序是一个GOAL应用程序。它由GOAL调用的三个函数组成:appl_init、appl_setup、appl_loop,此外,应用程序可以注册一个回调,由CC-Link IE TSN主栈调用,以通知应用程序有关事件。函数appl_init用于注册GOAL中的组件,例如CC-Link IE TSN协议栈。应用程序的实际初始化发生在appl_setup中。
在GOAL的基础上部署了CC-Link IE TSN主站代码,代码架构如下:
3 CC-Link IE TSN从站支持功能
CC-Link IE TSN从站也称之为远程站点(Remote Station),支持通过 IEEE 802.1AS 和 IEEE 1588v2 进行时间同步(支持E2E和P2P延迟机制),支持TDMA调度的硬件和软件实现(IEEE 802.1Qbv)(软件实现的确定性较低,但允许支持标准MAC控制器),支持与主站的控制通信(周期性通信),支持与其他站的瞬时传输(非周期性通信),预留瞬时传输:在循环通信的时隙内进行非循环通信,非保留的瞬时传输:在标准以太网通信的时隙内进行非循环通信,支持SLMP(无缝消息协议),用于非周期性数据传输。
4 CC-Link IE TSN从站代码架构
与CC-Link IE TSN主站代码架构类似,也是基于GOAL来部署应用:
5 CC-Link IE TSN协议栈对硬件的要求
硬件必须支持timestamping of ethernet frames.和queuing of ethernet frames.不同的一致性测试标准对硬件的要求也是不同的,如果只是在软件层次做到流量调度和整形,具有普通的以太网接口的硬件平台即可满足要求,而且也只能测试通过一致性测试Class A,如果要做到硬件流量调度,必须使用具有TSN接口的硬件平台,才算是真正意义上的TSN设备,才可测试通过一致性测试Class B。
6 CC-Link IE TSN协议栈认证说明