近日，工业和信息化部发布了2022年第23号公告，批准发布行业标准YD/T 4134-2022《工业互联网时间敏感网络需求及场景》。该标准是国内首个时间敏感网络(TSN)技术标准，标志着我国TSN技术标准体系建设迈出了坚实的一步，对构建工业互联网网络标准体系具有重要意义。
TSN源于Time-Sensitive Networking的缩写，中文译名为时间敏感网络，因其具备的确定性和微秒级交互特性，受到了对实时性要求较高的工业控制领域的关注。
TSN与工业数智化
TSN技术在工业控制、智能电网、5G等领域有着广阔的应用场景，这些领域对时间的敏感度上有着极具严苛的要求，具备TSN技术的设备能够将控制指令的传送过程控制在微秒级别的时间精度内。通过提高数据传输的实时性，来保障相应场景的安全性，从而保障人员安全及提高调度效率。
目前，TSN技术已实现了部分的落地应用。如，中国移动与南瑞继保的5G TSN绿色智慧电网、鞍钢的5G云化PLC。TSN技术帮助企业提升生产控制柔性，TSN技术正成为更多工业用户降本增效的考虑项。
图 1港口集装箱调度
创龙科技TSN最新产品
TSN作为较前沿技术，虽现业界未大范围应用，但为更快速响应客户在未来生产控制柔性及效能的需求，经过数月的测试研发，创龙科技(Tronlong)已推出基于TI 16nm的AM64x设计的SOM-TL64x工业核心板、TL64x-EVM工业评估板，为国内首发，现已正式对外发售。
图 2
图 3
创龙科技TI AM64x工业核心板/评估板，具备5路TSN原生千兆网，并可同时使用。通过时钟同步、数据流调度策略、TSN网络与用户配置的技术标准实现控制指令的高速传输，为各用户提供低时延、低抖动、高可靠、广覆盖的工业互联网网络基础设施。
图 4 SOM-TL64x工业核心板框图
AM64x TSN机制参数测试
对于TI AM64x产品的TSN网口，创龙科技在“时间同步机制”、“时间感知整形器机制”、“抢占式MAC机制”、“时间敏感流转发与排队机制”的4个方面进行了专业测试。
时间同步机制
在时间同步机制中，进行了 PTP（高精度时间同步协议）对时测试，验证了PTP对时功能正常。
图 5 基于CPSW网口path delay约为536ns
图 6基于PRG网口的path delay约为455ns
时间感知整形器机制
在时间感知整形器机制中，基于CPSW网口的网络包发送情况进行分析，抓取的数据包如下。本次测试结果与TI官方出示的数据一致。
图 7
端口5001：在204us之后关闭(TC0/Q0)阀门
图 8
端口5002：在572us之后关闭(TC1/Q1)阀门
图 9端口5003：在198us之后关闭(TC2/Q2)阀门
抢占式MAC机制
在抢占式MAC机制中，通过网线将2个TL64x-EVM评估板的ETH1网口互连进行测试。其中评估板1作为iperf3服务端，评估板2作为iperf3客户端。
图 10 评估板1（服务端）
图 11 评估板2（客户端）
从上述测试结果分析可知：客户端参数iet_tx_frag为13805，表示存在发送帧抢占的情况，发送端使用MAC抢占机制。服务端参数iet_rx_frag为13805，iet_rx_assembly_ok为11316，表示存在接收到对端抢占帧的情况。
参数解析：
iet_rx_assembly_ok：表示接收端成功重新组装MAC帧的次数。
iet_rx_frag：表示接收端接收到抢占帧的次数。
iet_tx_frag：表示发送端产生抢占帧的次数。
时间敏感流转发与排队机制
在时间敏感流转发与排队机制中，基于CPSW网口，将评估板的ETH1网口与PC机网口直连方式进行测试。
图 12 时间敏感流转发与排队机制测试结果
从图14可知，端口为5001的客户端（pri7，限速100Mb/s）的带宽为89.2Mb/s；端口为5002的客户端（pri6，限速200Mb/s）的带宽为162Mb/s；端口为5003的客户端（pri0，不限速）的带宽为502Mb/s。 因此可知，对主机端口TX通道和外部端口FIFO的速率限制功能正常。
通过针对TSN网口通信的专业测试，相信各位工程师也看到TSN传输上的优势，欢迎大家留言需要相关的开发资料（内含规格书、用户手册、核心板硬件说明书等），对TI AM64x评估板进行测试验证。
作为国内领先的嵌入式产品平台提供商，创龙科技将持续提供更新、更全的解决方案。把复杂留给自己，将简单留给客户，助力产品的快速开发上市。
