车载以太网测试之实锤-AVB测试实践

车载以太网其次弹|测试之实锤——AVB背景介绍2023年11月，AVB任务组变更为“TSN〔Time-SensitiveNetworking 〕——时间敏感网络”任务组。 TSN在AVB2023年11月，AVB任务组变更为“TSN〔Time-SensitiveNetworking 〕——时间敏感网络”任务组。 TSN在AVB的根底上进一步延长，从专业音视频领域扩展到工业自动化、移动通讯、汽车等领域。因此把握AVB协议，可为理解TSN协议打好根底。图1为TSN对AVB的继承和扩展。好根底。图1为TSN对AVB的继承和扩展。AVB/TSNAVB包括多个不同的协议，在具体应用时可依据实际状况进展裁剪和选择，取决于功能场景的需求及开发难度〔注：实现整个 AVB协议族的开发难度很大〕。2IEEE802.1为了便于音视频数据的可互操作性，在 AVB核心标准根底上，IEEE定义了1722和1733〔时间敏感应用传输协议〕用于传输音视频数据，满足 Talker和Listener之间实时的、高质量的音视频数据传输要求。为保证 AVB节点之间的互操作性，IEEE定义了一个应用层协议 1722.1，用于满足1722终端设备之间的觉察、枚举、连接治理和掌握。3IEEE1722/1733AVnuAVBAVnu互操作性标准对车载 AVB设备以及汽车特定的应用场景做如下商定：AVnu互操作性标准对车载 AVB设备以及汽车特定的应用场景做如下商定：1.网络和设备启动端口自协商应被制止端口自协商应被制止为了获取 AVB 设备的内部状态，定义三种车载 AVB 设备状态：Ethernet_Ready、AVB_Sync和AVB_Media_Ready。通过状态报文猎取每种状态的信息，其中状态报文必需携带进入该状态的时间戳为了约束车辆启动时设备的启动时间，定义车载以太网网络的最大启动时间，以及进入三种状态的最大时间要求2.gPTP预先配置车载网络中 GM〔Grandmaster预先配置车载网络中 GM〔Grandmaster〕节点，无需使用BMCA〔最正确主时钟算法〕GM节点启动后应尽可能快的发送同步报文固定的时钟生成树，Bridge节点的master端口不需要测量路径对等延时定义Bridge节点对同步报文丧失、不连续、同步恢复等特别状况的处理媒体格式削减需要支持的音视频格式，仅定义AVTP音频格式削减需要支持的音视频格式，仅定义AVTP音频格式〔AAF〕、压缩视频格式〔H.264、MJPEG〕、非压缩视频格式〔MPEG2-TS〕和时钟参考格式〔CRF〕相关需求流预留类别静态配置全部静态配置全部AVB流预留对于汽车特定的应用，除了支持标准的SRA和SRB类流，衍生出两个优化的流类，其发送时间间隔为：1333.33µs〔64Sample/Frame，48kHz〕和1451.25µs〔64Sample/Frame，44.1kHz〕特别处理和诊断定义需要监控并报告的特别处理：以太网链路状态大事和数据丧失，IEEE定义需要监控并报告的特别处理：以太网链路状态大事和数据丧失，IEEE802.1AS特别处理，以及 IEEE1722媒体流特别处理定义一些主要的诊断大事计数，包括以太网接口、以太网桥接、AVB协议，以及IEEE1722传输AVnuAVB为确保AVB为确保AVB设备之间的互操作性，AVnu联盟为汽车行业制定了车载 AVB部件级全都性测试打算，用于验证 AVB协议标准以及AVnu车载AVB互操作性标准中定义的特别要求。图4AVBIEEE标准AutomotivegPTP用于验证IEEE802.1AS-2023 标准实现于车载 AVB设备的gPTP协议全都性测试，主要包括以下内容：gPTP参数和配置测试基于IEEE802.1AS标准定义的gPTP协议状态机测试gPTP-Bridge特定测试三局部AutomotiveEndStation用于验证IEEEP1722/D16-2023 标准实现于车载 AVB设备的AVTP协议全都性测试，主要包括以下内容：AVTP通用需求测试MPEG-TSMPEG-TS和61883-4视频格式测试AVTP音频格式测试MJPEG和H.264压缩视频格式测试音频时钟参考格式测试流预留类测试AutomotiveBridgeFQTSSandSRClasses用于验证IEEE用于验证IEEE802.1Qav-2023 标准实现于车载 AVBBridge的FQTSS协议全都性测试，主要包括以下内容：端口数据转发测试基于信用的整形算法验证测试Bridge端口优先级重映射测试AVBAVB由于车内承受静态网络拓扑，全部AVB由于车内承受静态网络拓扑，全部AVB流预留承受静态配置，因此 AVnu并未针对汽车AVB设备公布SRP协议全都性测试标准。所以针对OEM/Tier1自定义需求，需对根本的配置和协议参数进展测试验证。通过VN5640硬件与被测对象相连接，利用CANoe12.0+OptionEthernetAVB数据进展实时采集和监控。CANoe可解析gPTP和AVTP的报文头格式，以检测被测对象发送的报文是否符合需求定义。测试结果分析测试结果分析目标MAC地址为01:80:C2:00:00:0E，符合802.1AS需求定义目标MAC地址为01:80:C2:00:00:0E，符合802.1AS需求定义LogMessageInterval 3，表示Sync和Follow_Up报文的发送周期为2-3=125ms，符合此次需求定义PreciseOriginTimestamp 为Sync报文离开以太网收发器的时间戳，可解析为UTC时间格式显示5gPTP如图6所示，选中如图6所示，选中Trace窗口中的AVTP帧，左侧窗口显示该报文数据的解析内容：目标MAC地址为91:E0:F0:00:FE:01，符合MAAP需求定义StreamID为MACID+UniqueID，符合此次需求定义该音频数据的信息为：44.1kHz采样率，双声道，16位深度，每帧采样样本为64个样本〔AVTP的报文周期为1,451µs〕6AVTPAVnuAVB节点的协议全都性测试以某非GM节点的gPTP协议全都性测试举例说明。测试环境在一个gPTPEndStation和BridgeEndStation分为GM节点和非GM以某非GM节点的gPTP协议全都性测试举例说明。测试环境EndStation7所示。图7AVB测试结果分析测试结果分析局部测试用例的测试报告如图8所示。8EndStation〔GM〕测试报告对非GM节点进展测试时，需要Tester仿真GM节点发送同步报文，同时还需正确应答非GM节点发送的恳求报文。从图8中可以看到此次测试执行中有25条失败条目，PdelayReqwrongsequenceIDinPdelayResponse、LostandlatePdelayResponseInvalidPdelayResponse等。通过数据分析及确认觉察，由于此被测节点的特别处理记录功能存在未实现和实现有误的状况，因此导致对应的测试项失败。AVnuAVB节点级性能测试和系统级测试如图9AVB图9不同应用场景对时延的要求对于系统级测试，时间和同步特性同样是测试的重点，包括系统的启动时间、时间同步、时间抖动和延迟等测试场景，这对测试通信硬件接口设备的性能指标〔例如被测设备接入后所产生的额外时延等〕提出格外高的要求。承受承受TSNTools软件和TSNBox硬件，实现AVB数据的采集以准时延分析等功能。系统级测试连接示意图如图 10能。系统级测试连接示意图如图 10所示。点击以下图10可了解如