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一、OpenTSN简介
OpenTSN是基于FAST架构设计的TSN集成验证环境,主要设计目标包括: (1)基于FPGA实现支持802.1AS 、802.1Qbv,802.1Qch,802.1Qci等TSN核心功能的交换机原型; (2)基于FPGA实现支持802.1AS 、802.1Qbv,802.1Qci等功能的TSN接口适配器,同时为时间敏感应用提供编程接口; (3)基于上述FPGA交换机和适配器原型,搭建TSN实验网络; (4)实现TSN网络CNC控制器原型,支持对TSN网络的离线规划和配置; (5)实现支持802.1AS 、802.1Qci和802.1Qbv的TSN测试仪原型,支持TSN数据流、Best Effort背景流的发送、接收和性能统计; (6)实现TSN网络远程遥测功能,可微观观测TSN网络时间同步状态,交换机内部队列状态等,为TSN核心实现机制评估提供关键数据; (7)实现TSN网络与IP网络的网关功能; OpenTSN环境是包含6个TSN交换机的环形拓扑,以及连接在拓扑上的TSN测试仪,TSN CNC,TSN-Insigt,网络摄像头和TSN网关组成。
二、OpenTSN目录结构说明如下。 1. bin目录 该目录主要用于存放编译软硬件代码中生成的文件,目前OpenTSN环境用到的文件有tsn_CNC,tsn_switch和tsn_insight,用户可以参考OpenTSN项目简介文章中的拓扑图进行了解。 tsn_CNC:包含topology_info拓扑文件和可执行文件tsn_CNC,用于配置交换节点,该可执行文件需要运行在linux设备中,可以通过修改拓扑文件中的sw_mac和host_mac的值即可对交换机的mac和主机的mac进行配置。 tsn_switch:包含硬件代码生成的固化文件BOOT.bin,用户只需要把该文件替换掉原来openbox中的BOOT.bin文件,即可作为TSN交换节点使用。 tsn_insight:存放的是可执行文件tsn_insight,该文件需要运行在安装Qt环境中的linux设备中,用于界面的显示。 2. doc目录 该目录主要用于存放文档,包含操作手册,设计文档和配置文件。 设计文档:包含软硬件的设计文档,软件包括tsc_CNC和tsn_insight的设计文档,硬件包含了FTS硬件详细设计文档。 操作手册:包含OpenTSN操作手册,介绍了该开源代码的架构,便于用户快速了解OpenTSN的结构层次。 配置文档:包含OpenTSN配置文档,介绍如何对环境进行搭建,介绍如何对设备进行配置等,能够帮助用户搭建OpenTSN环境。 3. src目录 src目录用户存放用于存放软件和硬件的源码。 软件代码:包含tsn_CNC和tsn_insight的源代码,tsn_CNC源代码是使用c语言进行实现,需要在linux设备中进行编译,生成可执行文件tsn_CNC。tsn_insight是使用C++实现的,需要在安装Qt的linux设备中,进行编译生成可执行文件tsn_insight。软件代码中生成的可执行文件都与拷贝到bin目录下。 硬件代码:硬件代码中有tsn交换节点的um逻辑代码和bit流文件,um代码是tsn交换节点的硬件核心部分,与FPGA-OS组成了整个FPGA硬件逻辑。bit流是根据整个FPGA硬件逻辑编译生成的二进制文件,可以通过该bit流生成tsn交换节点使用的BOOT.bin。 4. tool目录 包含OpenTSN环境使用到的工具,包括ANT测试仪和流量分析器。 ANT测试仪:运行平台是openbox,该工具主要用于发包和网络延迟,即可发送TSN流(VLAN头的优先级为6/7),又能发送带宽预约流(VLAN头的优先级3,4,5),还可以发送尽力转发流。需要进行回环连接用于测试流在网络中的延迟。用户只需把该目录下的BOOT.bin替换掉原来openbox中的BOOT.bin,运行可执行文件ant就可以进行流的测试。GUI是测试仪的界面,可以动态折现显示出流延迟的具体情况,需要运行在安装Qt软件的linux设备中。 流量分析器:运行平台是openbox,该工具的功能是接收报文并对报文进行分析,然后把分析的结果通过socket发送给tsn_insight。通过不同的端口进行区分接收的报文,例如beacon报文,接收后计算出时间同步的精度,然后发送给tsn_insight。用户只需把该目录下的BOOT.bin替换掉原来openbox中的BOOT.bin,然后运行tsn_NA即可。 5. sys目录 该目下主要存放与系统相关的文件,包括fast系统和openbox设备中使用到的TF卡中的内容。 fast:包含openbox设备平台的开发文件。主要包含fast_lib和fast_os。 FPGA OS 实现的是平台相关的FPGA的处理逻辑,为用户逻辑提出基础的服务,服务包括:1)分组接收与发送;2)高性能DMA的支持;3)分组的输出控制;4)管理控制通控制。 FAST_LIB实现FAST UA 与FAST流水线模块之间分组的虚拟交换。向FAST UA 屏蔽硬件平台的差异,并提供编程的API。功能包括:1)FAST分组与SK_Buf的转换;2)内核与用户空间的通信;3)FPGA OS配置管理;4)FAST流水线配置管理等。 TF卡:标准openbox运行需要用的文件,用户只需要替换BOOT.bin文件然后重启即可完成硬件逻辑的更换。
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