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Systemdesign / Praxistest TSN

An der Applikationskante

12. April 2019, 10:26 Uhr | Dr. Constantin Tomaras, Ressortredakteur für Systemdesign, DESIGN&ELEKTRONIK

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Lieferumfang: Hard- und Software

Herzstück des Starterkits ist der Altera Cyclone V FPGA, der TTTechs Deterministic-Ethernet-IP-Kern trägt. Der TSN-Kern besitzt u.a. zwei Echtzeituhren, ein Ansteuergerät zur Ablaufplanung mit vier unterschiedlichen Warteschlangen und ein Zeitmarkiergerät. Es ist unklar, ob sich ohne Spezialequipment (Hard-/Software) ein Debug-Zugang zum FPGA legen lässt und welchen Informationsgehalt er trägt: die eigentliche TSN-Dynamik bleibt im FPGA verborgen und kann nur noch vom Anwender auf Verhaltensebene, durch die auf Betriebssystemebene zugänglichen Logging-Daten studiert werden. Der FPGA kann jedoch aus der Betriebssystemumgebung ein Firmware-Update erhalten um mit der TSN-Evolution Schritt zu halten. Die externen Signale leiten vier RJ45-Stecker mit 10ⁿ-baset (n=1,2,3) auf die physikalische Ebene.

Das Betriebssystem ist eine "Echtzeit"-Modifikation der Fedora-25-Server-Variante. Darüber werden die Softwarewerkzeuge gPTP zur Synchronisierung, das tsntool zur Verkehrsplanung, der Netzwerkdaten-Generator Ostinato mit Python-Schnittstelle und das netlatency-Werkzeug zur Bewertung der Verbindungsqualität verwendet.

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Im Lieferumfang ist bereits eine schlüsselfertige Teststrecken-Konfiguration einschließlich Evaluationsroutine in einem shell-Skript enthalten. Darüber hinaus kann die Hardware mit Standardwerkzeugen (z.B. ethtool/netconf) oder fortgeschrittenen Programmen (z.B. wireshark) wie eine gewöhnliche Netzwerkkarte gehandhabt werden. In der Starterkit-Variante mit dem KBox-IPC (Bild 1) ist dieser Software-Stapel einschließlich Betriebssystem und der Treiberebene bereits vorinstalliert.