CC-Link IE TSN 软件协议栈开发方案

前言

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