車載以太網(wǎng)測試之實錘-AVB測試實踐

車載以太網(wǎng)其次彈|測試之實錘——AVB背景介紹2023年11月，AVB任務組變更為“TSN〔Time-SensitiveNetworking 〕——時間敏感網(wǎng)絡”任務組。 TSN在AVB2023年11月，AVB任務組變更為“TSN〔Time-SensitiveNetworking 〕——時間敏感網(wǎng)絡”任務組。 TSN在AVB的根底上進一步延長，從專業(yè)音視頻領域擴展到工業(yè)自動化、移動通訊、汽車等領域。因此把握AVB協(xié)議，可為理解TSN協(xié)議打好根底。圖1為TSN對AVB的繼承和擴展。好根底。圖1為TSN對AVB的繼承和擴展。AVB/TSNAVB包括多個不同的協(xié)議，在具體應用時可依據(jù)實際狀況進展裁剪和選擇，取決于功能場景的需求及開發(fā)難度〔注：實現(xiàn)整個 AVB協(xié)議族的開發(fā)難度很大〕。2IEEE802.1為了便于音視頻數(shù)據(jù)的可互操作性，在 AVB核心標準根底上，IEEE定義了1722和1733〔時間敏感應用傳輸協(xié)議〕用于傳輸音視頻數(shù)據(jù)，滿足 Talker和Listener之間實時的、高質量的音視頻數(shù)據(jù)傳輸要求。為保證 AVB節(jié)點之間的互操作性，IEEE定義了一個應用層協(xié)議 1722.1，用于滿足1722終端設備之間的覺察、枚舉、連接治理和掌握。3IEEE1722/1733AVnuAVBAVnu互操作性標準對車載 AVB設備以及汽車特定的應用場景做如下商定：AVnu互操作性標準對車載 AVB設備以及汽車特定的應用場景做如下商定：1.網(wǎng)絡和設備啟動端口自協(xié)商應被制止端口自協(xié)商應被制止為了獲取 AVB 設備的內部狀態(tài)，定義三種車載 AVB 設備狀態(tài)：Ethernet_Ready、AVB_Sync和AVB_Media_Ready。通過狀態(tài)報文獵取每種狀態(tài)的信息，其中狀態(tài)報文必需攜帶進入該狀態(tài)的時間戳為了約束車輛啟動時設備的啟動時間，定義車載以太網(wǎng)網(wǎng)絡的最大啟動時間，以及進入三種狀態(tài)的最大時間要求2.gPTP預先配置車載網(wǎng)絡中 GM〔Grandmaster預先配置車載網(wǎng)絡中 GM〔Grandmaster〕節(jié)點，無需使用BMCA〔最正確主時鐘算法〕GM節(jié)點啟動后應盡可能快的發(fā)送同步報文固定的時鐘生成樹，Bridge節(jié)點的master端口不需要測量路徑對等延時定義Bridge節(jié)點對同步報文喪失、不連續(xù)、同步恢復等特別狀況的處理媒體格式削減需要支持的音視頻格式，僅定義AVTP音頻格式削減需要支持的音視頻格式，僅定義AVTP音頻格式〔AAF〕、壓縮視頻格式〔H.264、MJPEG〕、非壓縮視頻格式〔MPEG2-TS〕和時鐘參考格式〔CRF〕相關需求流預留類別靜態(tài)配置全部靜態(tài)配置全部AVB流預留對于汽車特定的應用，除了支持標準的SRA和SRB類流，衍生出兩個優(yōu)化的流類，其發(fā)送時間間隔為：1333.33μs〔64Sample/Frame，48kHz〕和1451.25μs〔64Sample/Frame，44.1kHz〕特別處理和診斷定義需要監(jiān)控并報告的特別處理：以太網(wǎng)鏈路狀態(tài)大事和數(shù)據(jù)喪失，IEEE定義需要監(jiān)控并報告的特別處理：以太網(wǎng)鏈路狀態(tài)大事和數(shù)據(jù)喪失，IEEE802.1AS特別處理，以及 IEEE1722媒體流特別處理定義一些主要的診斷大事計數(shù)，包括以太網(wǎng)接口、以太網(wǎng)橋接、AVB協(xié)議，以及IEEE1722傳輸AVnuAVB為確保AVB為確保AVB設備之間的互操作性，AVnu聯(lián)盟為汽車行業(yè)制定了車載 AVB部件級全都性測試打算，用于驗證 AVB協(xié)議標準以及AVnu車載AVB互操作性標準中定義的特別要求。圖4AVBIEEE標準AutomotivegPTP用于驗證IEEE802.1AS-2023 標準實現(xiàn)于車載 AVB設備的gPTP協(xié)議全都性測試，主要包括以下內容：gPTP參數(shù)和配置測試基于IEEE802.1AS標準定義的gPTP協(xié)議狀態(tài)機測試gPTP-Bridge特定測試三局部AutomotiveEndStation用于驗證IEEEP1722/D16-2023 標準實現(xiàn)于車載 AVB設備的AVTP協(xié)議全都性測試，主要包括以下內容：AVTP通用需求測試MPEG-TSMPEG-TS和61883-4視頻格式測試AVTP音頻格式測試MJPEG和H.264壓縮視頻格式測試音頻時鐘參考格式測試流預留類測試AutomotiveBridgeFQTSSandSRClasses用于驗證IEEE用于驗證IEEE802.1Qav-2023 標準實現(xiàn)于車載 AVBBridge的FQTSS協(xié)議全都性測試，主要包括以下內容：端口數(shù)據(jù)轉發(fā)測試基于信用的整形算法驗證測試Bridge端口優(yōu)先級重映射測試AVBAVB由于車內承受靜態(tài)網(wǎng)絡拓撲，全部AVB由于車內承受靜態(tài)網(wǎng)絡拓撲，全部AVB流預留承受靜態(tài)配置，因此 AVnu并未針對汽車AVB設備公布SRP協(xié)議全都性測試標準。所以針對OEM/Tier1自定義需求，需對根本的配置和協(xié)議參數(shù)進展測試驗證。通過VN5640硬件與被測對象相連接，利用CANoe12.0+OptionEthernetAVB數(shù)據(jù)進展實時采集和監(jiān)控。CANoe可解析gPTP和AVTP的報文頭格式，以檢測被測對象發(fā)送的報文是否符合需求定義。測試結果分析測試結果分析目標MAC地址為01:80:C2:00:00:0E，符合802.1AS需求定義目標MAC地址為01:80:C2:00:00:0E，符合802.1AS需求定義LogMessageInterval 3，表示Sync和Follow_Up報文的發(fā)送周期為2-3=125ms，符合此次需求定義PreciseOriginTimestamp 為Sync報文離開以太網(wǎng)收發(fā)器的時間戳，可解析為UTC時間格式顯示5gPTP如圖6所示，選中如圖6所示，選中Trace窗口中的AVTP幀，左側窗口顯示該報文數(shù)據(jù)的解析內容：目標MAC地址為91:E0:F0:00:FE:01，符合MAAP需求定義StreamID為MACID+UniqueID，符合此次需求定義該音頻數(shù)據(jù)的信息為：44.1kHz采樣率，雙聲道，16位深度，每幀采樣樣本為64個樣本〔AVTP的報文周期為1,451μs〕6AVTPAVnuAVB節(jié)點的協(xié)議全都性測試以某非GM節(jié)點的gPTP協(xié)議全都性測試舉例說明。測試環(huán)境在一個gPTPEndStation和BridgeEndStation分為GM節(jié)點和非GM以某非GM節(jié)點的gPTP協(xié)議全都性測試舉例說明。測試環(huán)境EndStation7所示。圖7AVB測試結果分析測試結果分析局部測試用例的測試報告如圖8所示。8EndStation〔GM〕測試報告對非GM節(jié)點進展測試時，需要Tester仿真GM節(jié)點發(fā)送同步報文，同時還需正確應答非GM節(jié)點發(fā)送的懇求報文。從圖8中可以看到此次測試執(zhí)行中有25條失敗條目，PdelayReqwrongsequenceIDinPdelayResponse、LostandlatePdelayResponseInvalidPdelayResponse等。通過數(shù)據(jù)分析及確認覺察，由于此被測節(jié)點的特別處理記錄功能存在未實現(xiàn)和實現(xiàn)有誤的狀況，因此導致對應的測試項失敗。AVnuAVB節(jié)點級性能測試和系統(tǒng)級測試如圖9AVB圖9不同應用場景對時延的要求對于系統(tǒng)級測試，時間和同步特性同樣是測試的重點，包括系統(tǒng)的啟動時間、時間同步、時間抖動和延遲等測試場景，這對測試通信硬件接口設備的性能指標〔例如被測設備接入后所產生的額外時延等〕提出格外高的要求。承受承受TSNTools軟件和TSNBox硬件，實現(xiàn)AVB數(shù)據(jù)的采集以準時延分析等功能。系統(tǒng)級測試連接示意圖如圖 10能。系統(tǒng)級測試連接示意圖如圖 10所示。點擊以下圖10可了解如