SW100 TSN时间敏感网络AVB交换机

        为6端口百兆车载以太网交换机，其中包含5通道100BASE-T1泰科MATEnet接口和1个通道100/1000BASE-T标准以太网(RJ45接口)，可以实现纳米级时间同步，车载以太网多通道交换，Bypass数据采集和监控等功能，支持TSN/AVB协议，边界时钟，gPTP时钟桥，符合802.1AS-2020标准，时钟Domain ID支持0~255。可支持AVB协议族，可以实现完整的音视频桥功能。

1、系统架构

2、产品特点

• 5通道100Base-T1和1通道1000base-T的全双工转换
• TSN/AVB协议族(802.1Qav/bv/at/ci/bu)
• IEEE 1722ATVP
• 802.1AS-2020
• IEEE1588/PTP/NTP
• 各通道状态灯
• 采用全金属外壳
• 泰科MATEnet接口引出100Base-T1
• 标准以太网RJ45接口
• Molex Mini50电源接口
• 电源需求：7-24伏直流输入

3、产品参数

• 宽电压范围:7V~24V输入范围，满足乘用/商用车，纯电动车整车及车载雷达，摄像头，ADAS，时钟同步，AVB桥，改装车。
• 纳秒级时间同步，可用于自动驾驶，轨道交通，科研军工，航空航天，电力系统，音视频桥AVB系统等同步需求
• 温度范围:-40℃到 +125℃(除RJ45接口外)
• 功耗：静态功耗约1.5W，满负荷功耗约2.7W
• 各端口的Master和Slave配置，VLAN，时钟模式由RS232设置
• 具有过压保护，防反接，防浪涌冲击，适合长时间车辆运行
• 尺寸208.6x90.8x31.4

操作说明

1.1 产品原理和架构

SW100TSN内部除了支持TSN协议栈，支持802.1AS/1588/PTP等时钟同步功能外，还实现了完整AVB音视频桥功能，支持完整的AVB协议族。

同时，SW100TSN还是一个全功能的网络交换机，支持网络基本应用功能，支持传输层以上的各层应用，对上层应用支持TCP/UDP/ICMP/SOMEIP等等协议的传输。支持如下网络系统架构：

1.2 产品使用和配置

产品DIP拨码开关将不再使用,而使用RS232接口实现配置管理,如通道主从配置,主时钟配置,VLAN及domain配置等等。如下为设备接口布局： 

接插件描述:

接口名称	接口厂家	线束接口型号	功能描述	备注
Molex电源接口	Molex	34791-0040	交换机外部供电，12V	4 pin
泰科车载以太网接口	TE	2302510-9	车载以太网网线连接	2 pin

产品清单:

名称	数量
SW100TSN	1
串口配置线缆	1
电源适配器	1

可选附件：

名称	备注
泰科MATEnet网线	需额外购买

采样RS232接口GUI进行配置：

1. 车载以太网Master/Slave模式
2. 端口VLAN配置PVID配置
3. 端口时钟Master/Slave配置
4. 时钟Domain ID配置
5. MAC地址配置
6. IP地址配置
7. 其他设置需求

 

常用连接方式 

2.1 试验搭建gPTP时钟桥案例

        车载以太网TSN试验网络旨在构建精确时间同步和模拟车辆内部控制器模块进行网络精确授时而需要的必要网络架构。其需要祖时钟（grand clock）节点一个，从时钟（slave clock）节点可以是1个或多个，车载以太网TSN交换机一台，监控电脑一台。其中，祖时钟和从时钟节点使用Linux电脑（网卡需支持IEEE1588）和车载以太网转换器配套来模拟实现, 当然每台电脑和转换器组合可以使用实际的激光雷达或其他从时钟节点来对应更换。系统架构如下：

设备名称	数量	实现功能	备注
车载以太网TSN交换机	1	内置TSN协议栈，实现边界时钟授时
Linux电脑（IEEE1588）	5	用于模拟gPTP时钟节点	可以根据具体需求减少节点数量
车载以太网转换器	5	用于实现将标准以太网转换为车载以太网	可以根据具体需求减少节点数量
车载以太网专用线束	5	用于连接车载以太网转换器和TSN交换机	可以根据具体需求减少节点数量
监控用电脑	1	用于监控数据
通用RJ45网线	1	用于连接监控用电脑和TSN交换机

 2.2 汽车激光雷达gPTP时钟桥案例

        如下搭建一种简化的激光雷达桥接方案，支持gPTP时间同步，并实现主控模块和激光雷达的数据传输和精确同步。 

 2.3 汽车激光雷达进入工控机方案

        如下搭建一种简化的激光雷达接入工控机的方案，支持gPTP时间同步，并实现工控机和激光雷达的数据传输和精确同步。

简要使用说明

        将SW100 TSN车载以太网交换机的某一个通道的TRX-N和TRX-P两根线与被测试目标对应连接在一起，再根据需要配置端口的模式为Master或Slave. (如果接的目标设备是Master,则该端口设置为Slave,反之亦然.)。再给设备加上12V电源，并利用普通网线将电脑和以太网交换机相连。

        如果目标设备与端口连接正确，设备和对应通道分别配置为master和slave，即匹配正确，则对应通道的指示灯会点亮。同时，也表明该通道网络已经建立数据链接。这样就可以使用电脑上的以太网软件监控采集被测目标的数据了。

        即当指示灯正常后，就可以使用电脑上的以太网软件监控采集被测目标的数据了。

3.1交换机数据链路测试

        比如被试设备DUT1为100BASE-T1的Master(IP:192.168.1.155),被测设备DUT2为100BASE-T1的Slave(IP:192.168.1.188). 将两个设备分别接入SW100TSN的CH1和CH2. 其中CH1配置该通道为Slave与DUT1连接, CH2配置该通道为Maser与DUT2连接. 接上电源后, CH1和CH2通道对应的指示灯点亮, 表示建立连接,并可以进行数据通信.

        然后,使用以太网线将SW100与电脑相连, 配置电脑的IP与两个设备同一个网段(IP:192.168.1.122), 打开Wireshark软件, 就可以看到DUT1和DUT2之间的通信数据.

Wireshark显示如下:

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