【RT摩拳擦掌】如何构建RT AVB switchendpoint平台

【RT摩拳擦掌】如何构建RT AVB switch&endpoint平台

一，文档简介
二，平台构建
- 2.1 软硬件情况
- 2.2 配置RT1170 AVB端点
- - 2.2.1 1块MIMXRT1170开发板做talker配置
  - 2.2.2 2块MIMXRT1170开发板做listener配置
- 2.3 AVB Switch 配置
- - 2.3.1 MOTU AVB Switch
  - 2.3.2 RT1180 AVB switch
三，AVB网络数据包分析

一，文档简介

之前讲过一篇文章是如何使用单点的RT1170作为talker，单点的RT1170作为listener，两块板子直连实现AVB的端点测试。但是实际使用中，很多是多点对多点的应用，不过需要使用到AVB switch。所以本篇文章在之前文章的基础上，多加了一个listener端点和AVB switch，去实现一个talker，两个listener的AVB 平台情况。
在这里插入图片描述

图 1

AVB switch可以是第三方的成品AVB switch，当然也可以考虑使用NXP的RT即将推出的新产品RT1180，这款芯片是带有AVB/TSN switch功能的,并且我们的RT1180 配套的stack也已经发布。

二，平台构建

本文将会使用两种AVB switch去做AVB测试：一种使用NXP官方的MIMXRT1180-EVK作为AVB switch，另外一种使用第三方产品MOTU的AVB switch。端点使用的是3块NXP MIMXRT1170-EVK板子，一块做talker配置，另外两块做listener配置。
对于RT1170作为端点，也就是talker和listener的配置，可以参考之前的文章：

【经验分享】RT1170 AVB初体验
这里可以直接快速启动，拿stack里面做好的avb_app.bin直接烧录到MIMXRT1170-EVK做talker和listener配置，当然，如果有自定义的一些功能修改了源码，也可以参考上面的文章重新做编译，生成avb_app.bin文件再烧录。

2.1 软硬件情况

硬件：
MOTU AVB SWITCH(switch)
MIMXRT1180-EVK1(switch)
MIMXRT1170-EVK3(1: talker, 2: listener)，硬件需要改动，参考初体验文章。
软件：
RT1170 AVB/TSN stack：
genavb_tsn-mcuxpresso-SDK_2_13_0-5_6_1： https://mcuxpresso.nxp.com/download/52643189c4d74a7b26b8e096ab28df0e
RT1180 AVB/TSN stack:
genavb_tsn-mcuxpresso-SDK_2_15_0-6_0_0 :
https://mcuxpresso.nxp.com/download/c584c33a8d4f55c29b5505b9be8f537a

2.2 配置RT1170 AVB端点

直接烧录avbstack里面的文件：
genavb_tsn-mcuxpresso-SDK_2_13_0-5_6_1\binaries\genavb-avb_audio_app-evaluation-freertos_rt1176-5_6_1.tar\genavb-avb_audio_app-evaluation-freertos_rt1176-5_6_1\release\avb_app.bin
到3块MIMXRT1170-EVK开发板中，可以进入serial download模式烧录：

在这里插入图片描述

图 2

三块板子做同样的代码烧录，烧录之后，进入internal boot模式，通过串口进行talker和listener的配置，代码烧录成功后，板载的串口会一直发log信息，只需要键盘输入INSERT就可以进入到shell命令行状态。

2.2.1 1块MIMXRT1170开发板做talker配置

cd .. 
ls 
mkdir avb_app 
write avb_app/mclock_role 0 
mkdir avdecc 
write avdecc/btb_mode 0 
mkdir fgptp 
write fgptp/gmCapable 1 
mkdir port0 
write port0/hw_addr 00:22:33:44:55:66

2.2.2 2块MIMXRT1170开发板做listener配置

cd .. 
ls 
mkdir avb_app 
write avb_app/mclock_role 1 
mkdir avdecc 
write avdecc/btb_mode 1 
write avdecc/talker_id 0x00049f4455660000

2.3 AVB Switch 配置

下面分别给出两种SWITCH的配置连接情况：

2.3.1 MOTU AVB Switch

使用MOTU AVB switch的连接框图如下：
在这里插入图片描述

图3

实物连接情况如下：
在这里插入图片描述

图 4

对于专用的AVB switch，无需具体配置，因为你可以把它理解为一个带有AVB功能的交换机，可以实现AVB数据的转发功能。只需要把1个talker的1G网口，和2个listener的1G网口分别接入到MOTU AVB SWITCH的网口中皆可。然后只要talker，和listener的功能能够正常，整个音频传输就可以正常，talker负责收集麦克风的音频数据信息，然后转发到两个listener实现播放。当然，两个listener需要分别接音箱。

2.3.2 RT1180 AVB switch

对于RT1180 AVB switch的配置，也分为快速上手和自行编译两种方法。如果源码没有任何改动的情况下，可以直接使用stack自带的bin文件，这里需要注意，选择正确的bin文件。RT1180有两个内核：CM33和CM7内核。CM33的image是支持TSN/AVB bridge功能的，也就是switch，CM7 image是支持TSN endpoint功能的。
MIMXRT1180-EVK带有多个网口，具体情况如下：
在这里插入图片描述

图 5

在这里插入图片描述

图 6

所以在使用AVB switch网口的时候，需要注意使用ENET0，1，2，3口。
使用MIMXRT1180-EVK做AVB switch网口的连接示意图如下：

在这里插入图片描述

图 7

实际连接图下：

在这里插入图片描述

图 8

要想实现RT1180的代码工作，需要下载RT1180 M33的TSN bridge代码到MIMXRT1180-EVK板子中，如果本身的AVB/TSN stack带的源码不需要改动，可以使用现成的bin文件测试：
genavb_tsn-mcuxpresso-SDK_2_15_0-6_0_0\binaries\genavb-tsn_app-evaluation-freertos_rt1189_cm33-6_0_0\release\tsn_app.bin
烧录方法有很多，可以使用工具，或者命令行方式。工具可以是MCUBootutility或者官方的SEC工具，这里选择使用MCUBootutility工具，下载连接：
https://github.com/JayHeng/NXP-MCUBootUtility/releases/tag/v6.2.0
如果使用SEC工具下载，可以参考stack的文档：
genavb_tsn-mcuxpresso-SDK_2_15_0-6_0_0\doc\ NXP_GenAVB_TSN_MCUXpresso_User_s_Guide_6_0_rev0.pdf, chapter 11 Flash Image booting.
使用MCUBootutility工具需要做一个改动:
\NXP-MCUBootUtility-6.2.0\src\targets\MIMXRT1189 \MIMXRT1189\bltargetconfig.py
修改:

#flexspiNorMemBase0   = 0x38000000 # CM33 Secure
#flexspiNorMemBase0Ns = 0x28000000 # CM33 Non-Secure

为:

flexspiNorMemBase0   = 0x28000000 # CM33 Non-Secure
flexspiNorMemBase0Ns = 0x38000000 # CM33 Secure

在这里插入图片描述

图 9

把tsn_app.bin烧录到0x2800b000。
MIMXRT1180-EVK进入serial download mode，SW5:1-OFF,2-OFF,3-OFF,4-ON.然后找一根USB线连接J33实现烧录。烧录完成后，需要进入internal boot 模式QSPI启动，即：SW5:1-OFF,2-ON,3-OFF,4-OFF.
这样就完成了带有AVB switch功能的app烧录，这个代码不需要像RT1170那样，还需要进入shell配置filesystem，对于RT1180 bridge代码，烧录之后，重新启动就自带switch功能了。
当然如果需要重新编译自己的工程，可以直接参考stack的文档NXP_GenAVB_TSN_MCUXpresso_User_s_Guide_6_0_rev0.pdf, 如果使用linux系统编译，方法和RT1170一样，三步走：
（1）给RT1180 SDK打位于AVB stack的patch
（2）给RT1180 AVB stack加上两个软链接，一个是板子SDK的，还有一个是AVB SDK源码链接，构架是这样的：
在这里插入图片描述

图 10

（3）最后，直接编译./ build_release.sh
\genavb_tsn-mcuxpresso-SDK_2_15_0-6_0_0\genavb-apps-freertos-6_0_0.tar\genavb-apps-freertos-6_0_0\boards\evkmimxrt1180\demo_apps\avb_tsn\tsn_app\cm33\armgcc\ build_release.sh
这样就可以生成对应的tsn_app.bin文件。

三，AVB网络数据包分析

一直都想查看AVB网络数据包，于是想了如下的办法去做，又找了一个通用的网络交换机，可以把其中的某些网口打包到具体网口的方法，这里使用这种方法也只是想查看下基本包，从原理上讲，通用交换器是不带有AVB物理层功能的，所以应该是会对同步功能有所影响，不过本文在此，由于设备的限制，也只是基本了解下AVB数据包结构情况。
准备带有端口mirror功能的交换器：NETGERA plus switch ProSAFE GS105E。
然后对交换器做一个配置，把端口2，3的数据mirror到端口1：
在这里插入图片描述

图 11

然后整个AVB系统连接框图如下：
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图 12

实物连接图这样的：
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图 13

打开整个系统平台，让系统功能跑起来，也就是talker端点声音输入，2个listener端点的功放有输出的情况，在PC端打开wireshark软件，抓包，抓出来的情况是这样的：
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图 14

可以看到，有很多的AVTP数据包，而且目标地址也有两个。
要想分析AVTP数据包，首先得知道标准的AVTP数据包情况是怎么样的，标准数据包是这样的结构：
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图 15

下面打开wireshark软件，配置好要抓的网口，抓到数据包情况来对比一下：
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图 16

可以看到，整个包的情况，基本还是抓出来了，但是对于细节部分，比如VLAN tag，IEC 61883 header，这些没有体现出来，应该是和普通交换机物理层无法支持AVB的原因有关，但是可以看到，上面的音频数据还是能看到的，而且确实是双通道，但是数据只传了一个通道，所以对于RT1170 listener这边，虽然接了双通道的扬声器，两个喇叭对应左右声道，但是听下来，只有一个喇叭通道有声音，另一个没有声音，这点和抓到的数据包是吻合的，这点的源头是stack代码麦采集就用了一个通道，然后虽然音频配置了2个通道，但是实际只有一个通道有数据。
到目前为止，实现了AVB switch&endpoint平台的构架与测试。
测试效果查看视频情况。