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Pi HAT trae redes sensibles al tiempo (TSN) a Raspberry Pi 4






InnoRoute ha lanzado su «Real-Time HAT», un HAT para Raspberry Pi 4 que permite admitir TSN y otros protocolos en tiempo real. El HAT basado en FPGA Artix-7 admite TSN y PoE a través de sus puertos de 3 GbE.

InnoRoute introdujo Real-Time HAT, un HAT que brinda capacidades de redes sensibles al tiempo (TSN) a la Raspberry Pi 4. El corazón de la funcionalidad del HAT en tiempo real son un Xilinx Artix-7 FPGA y tres chips PHY transceptores Ethernet ADIN13007 Gbit de Analog Devices. El HAT permite una sincronización de red precisa para protocolos en tiempo real como TSN y otros. Puede sincronizarse entre HAT, a través de la red o con un GPS PPS externo. Sus conexiones están configuradas para que se puedan adjuntar HAT adicionales al HAT en tiempo real.

HAT en tiempo real (izquierda) y HAT en tiempo real en una Raspberry PI 4B
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InnoRoute ha desarrollado Real-Time HAT como una alternativa rentable a su enrutador Industrial Ethernet / TSN de gama alta TrustNode. La compañía también vio la necesidad de un HAT FPGA universal con puertos Ethernet para el monitoreo de red en una Raspberry PI, para enrutamiento acelerado por hardware y otras aplicaciones. La conexión Ethernet de la Raspberry Pi carece de características que son útiles para muchas aplicaciones de red profesionales, como el envío cronometrado de tramas, la marca de tiempo de recepción precisa para análisis de tráfico avanzado y la sincronización de tiempo de red precisa y precisa, dijo la compañía. Mientras tanto, el RPi no se puede utilizar fácilmente entre otros dispositivos de red porque solo proporciona un puerto de red. El HAT en tiempo real resuelve estos problemas y agrega otras funciones relacionadas con la red.

Hemos cubierto un flujo constante de productos Raspberry Pi HAT hasta ahora en 2021, incluidos Blinkinlabs JTAG HAT, Seeeds WM1302 HAT con módulo de puerta de enlace LoRaWAN, módulo de seguridad HSM4 de Zymbit HAT y PoE + HAT de Raspberry Pi Trading. Este es el primer HAT que hemos visto para TSN, aunque tenemos TSN en otros productos de módulo y caja como el módulo TQMa65xx de TQ-Embedded, el Embedded PC rSPC-6000 de Vecow y el módulo SMARC LEC-iMX8M de Adlink. El producto Adlink ofrece PTP (Protocolo de tiempo de precisión) compatible con IEEE-1588 y soporte TSN opcional.

Como se muestra en la figura siguiente, el HAT en tiempo real tiene una FPGA Xilinx Artik-7 y dos chips de memoria para la expansión de búfer opcional. Para redes, el puerto 0 de GbE ofrece señalización IEEE1588 / TSN, el puerto 1 de GbE se conecta a la Raspberry Pi 4 y el puerto 2 de GbE ofrece PoE sin TSN. La placa tiene un encabezado Raspberry Pi estándar de 40 pines. Otros componentes son las conexiones JTAG y PMod, 3 LED y EEPROM para la conformidad Raspberry Pi HAT.

Componentes de HAT en tiempo real
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El HAT en tiempo real está conectado a Raspberry PI a través de dos interfaces, como se muestra en la siguiente figura. El paquete se transmite a través de una conexión Ethernet Gbit corta, mientras que el encabezado GPIO de Raspberry PI se utiliza para la configuración y la señalización de estado. Para el rendimiento, el HAT proporciona un reenvío de velocidad de línea a la velocidad seleccionada (10/100/1000 Mbit / s por puerto). El reenvío solo está limitado por la interfaz Ethernet de Raspberry PI. Esto significa 1 Gbit / s para Raspberry PI 4. Para Raspberry PI 3B + y versiones inferiores, el rendimiento está limitado por la interfaz de red USB de la placa base Raspberry PI, pero el HAT admite la velocidad de línea de Gbit, lo cual es importante para el tiempo. -Transmisión controlada, por ejemplo, dice InnoRoute.

Conexión entre Raspberry PI y Real-Time HAT en el puente TSN a Ethernet estándar
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La tecnología TSN se utiliza en aplicaciones de control industrial, control automotriz, procesamiento profesional de audio / video, redes a bordo para aeroespacial / defensa y telecomunicaciones / redes 5G. Estas redes constan de conmutadores TSN y puntos finales TSN. Según InnoRoute, una Raspberry PI con un HAT en tiempo real se puede utilizar como un punto final TSN, incluso como un punto final TSN conmutado (topología de línea). El HAT en tiempo real se basa en el sistema TrustNode de InnoRoute, un conmutador de red definida por software (SDN) / TSN. El HAT en tiempo real se puede utilizar como TrustNode.

La compañía describe varios casos de uso para el HAT: (1) como un punto final Linux TSN Raspberry PI con alta precisión para alimentar tráfico Ethernet planificado con precisión en una red TSN; (2) Para conectar servicios Ethernet no deterministas a redes en tiempo real; (3) Para probar dispositivos de red de manera oportuna; y (4) como un TAP (Test Access Point) de red basado en FPGA. Como puede verse en la historia de Hackaday que llamó nuestra atención sobre esta noticia, el centro de investigación nuclear CERN utiliza registros de tiempo de gran precisión como IEEE1588 para sus enormes sensores y dispositivos de control que permiten todos sus experimentos LHC.

Para las funciones de TSN, InnoRoute proporciona parches para el controlador de red de Raspberry PI 4. Sin embargo, se deben realizar los mismos cambios para Raspberry PI 3. Por lo tanto, InnoRoute comenzó con Raspberry PI 4 y planea admitir Raspberry PI 3 en una fecha posterior. Mientras tanto, los usuarios pueden tomar el código de su repositorio de Github y adaptarlo a otras plataformas.

Información Adicional

Aunque no hay precios disponibles, InnoRoute ahora acepta pedidos anticipados para Real-Time HAT, así como una variante llamada Real-Time HAT Automotive. Estos pedidos anticipados se pueden realizar a través de la página del producto Real-Time HAT.

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