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Pi HAT leva Time-Sensitive Networking (TSN) para o Raspberry Pi 4

Lançado pela InnoRoute, Pi HAT leva Time-Sensitive Networking (TSN) para o Raspberry Pi 4. Confira os detalhes desse novo complemento.

A InnoRoute lançou seu “Real-Time HAT”, um HAT para Raspberry Pi 4 que permite suporte para TSN e outros protocolos em tempo real.

Pi HAT leva Time-Sensitive Networking (TSN) para o Raspberry Pi 4

Pi HAT leva Time-Sensitive Networking (TSN) para o Raspberry Pi 4
Pi HAT leva Time-Sensitive Networking (TSN) para o Raspberry Pi 4

O HAT baseado em FPGA Artix-7 oferece suporte a TSN e PoE por meio de suas portas de 3 GbE. A InnoRoute lançou o Real-Time HAT, um HAT que traz capacidade de Rede Sensível ao Tempo (TSN) para o Raspberry Pi 4.

No centro da funcionalidade do HAT em tempo real está um Xilinx Artix-7 FPGA e três chips analógicos ADIN13007 Gbit Ethernet transceptor PHY.

O HAT permite a sincronização precisa da rede para protocolos em tempo real, como TSN e outros. Ele pode fazer sincronização entre HATs, pela rede ou com GPS PPS externo.

Pi HAT leva Time-Sensitive Networking (TSN) para o Raspberry Pi 4
Pi HAT leva Time-Sensitive Networking (TSN) para o Raspberry Pi 4

Seus conectores são configurados de forma que HATs adicionais possam ser conectados na parte superior do HAT em tempo real.

A InnoRoute afirma ter criado o Real-Time HAT como uma alternativa de baixo custo ao roteador Ethernet/TSN industrial de ponta, TrustNode.

A empresa também viu a necessidade de um FPGA HAT de uso geral com portas Ethernet, para monitoramento de rede em um Raspberry PI, para roteamento acelerado por hardware e outras aplicações.

A conexão Ethernet do Raspberry Pi carece de recursos úteis para muitos aplicativos de rede profissional, como envio de frames acionado por tempo, data e hora de recepção precisa para análise de tráfego avançada e sincronização de tempo de rede precisa e precisa, diz a empresa.

Enquanto isso, o RPi não pode ser facilmente usado entre outros dispositivos de rede, porque fornece apenas uma porta de rede.

O Real-Time HAT resolve esses problemas, enquanto adiciona outros recursos relacionados à rede.

Cobrimos um fluxo constante de produtos Raspberry Pi HAT até agora em 2021, incluindo Blinkinlabs ’JTAG HAT, Seeed’s WM1302 HAT com LoRaWAN Gateway Module, módulo de segurança HSM4 da Zymbit HAT e o próprio PoE + HAT da Raspberry Pi Trading.

Este é o primeiro HAT que vimos para o TSN, embora tenhamos visto o TSN oferecido em outros módulos e produtos de caixa, como o módulo TQMa65xx da TQ-Embedded, o PC embutido rSPC-6000 da Vecow e o módulo SMARC LEC-iMX8M da Adlink.

O produto Adlink oferece PTP (Protocolo de Tempo de Precisão) compatível com IEEE-1588 e suporte TSN opcional.

Conforme mostrado no diagrama abaixo, o Real-Time HAT tem um Xilinx Artik-7 FPGA e dois chips de memória para extensão de buffer opcional.

Para rede, a porta GbE 0 fornece sinalização IEEE1588/TSN, a porta GbE 1 se conecta ao Raspberry Pi 4 e a porta GbE 2 oferece PoE, sem TSN.

A placa tem um cabeçalho Raspberry Pi padrão de 40 pinos. Outros componentes incluem conectores JTAG e PMod, 3x LEDs e EEPROM para compatibilidade com Raspberry Pi HAT.

Pi HAT leva Time-Sensitive Networking (TSN) para o Raspberry Pi 4
Pi HAT leva Time-Sensitive Networking (TSN) para o Raspberry Pi 4

O HAT em tempo real se vincula ao Raspberry PI por meio de duas interfaces, conforme mostrado no diagrama abaixo.

A transferência de pacotes é feita através de um link Gbit Ethernet curto, enquanto o cabeçalho GPIO do Raspberry PI é usado para configuração e sinalização de status.

Para rendimento, o HAT fornece encaminhamento de taxa de linha na velocidade selecionada (10/100/1000 Mbps por porta).

O encaminhamento é limitado apenas pela interface Ethernet do Raspberry PI. Isso significa 1 Gbps para o Raspberry PI 4.

Para o Raspberry PI 3B+ e inferior, o rendimento é limitado pela interface de rede USB da placa-mãe Raspberry PI, mas o HAT suporta velocidade de linha Gbit, o que é importante para transmissão acionada por tempo, por exemplo, diz InnoRoute.

A tecnologia TSN é usada em aplicações de controle industrial, controle automotivo, processamento profissional de áudio/vídeo, redes a bordo aeroespaciais/de defesa e redes de telecomunicações/5G.

Essas redes consistem em switches TSN e terminais TSN. InnoRoute diz que um Raspberry PI com um Real-Time HAT pode ser usado como um endpoint TSN, até mesmo um endpoint TSN comutado (topologia de linha).

O HAT em tempo real é baseado no sistema TrustNode da InnoRoute, um switch de rede definido por software (SDN)/TSN. O HAT em tempo real pode ser usado como TrustNode.

A empresa descreve vários casos de uso para o HAT: Como um terminal PI Linux-TSN Raspberry com alta precisão para injetar tráfego Ethernet programado com precisão em uma rede TSN; Para conectar serviços Ethernet não determinísticos a redes em tempo real; Para teste de dispositivo de rede com precisão de tempo; e Como uma rede baseada em FPGA TAP (ponto de acesso de teste).

Como é apontado na história do Hackaday que trouxe esta notícia à nossa atenção, o centro de pesquisa nuclear CERN faz uso intenso de protocolos de tempo de precisão como o IEEE1588 para seus enormes conjuntos de sensores e equipamentos de controle que permitem todos os seus experimentos do LHC.

Para os recursos do TSN, o InnoRoute fornece patches para o driver de rede do Raspberry PI 4. No entanto, para o Raspberry PI 3, as mesmas alterações precisam ser aplicadas.

Como resultado, a InnoRoute começou com o Raspberry PI 4 e planeja oferecer suporte ao Raspberry PI 3 posteriormente. Enquanto isso, os usuários podem usar o código de seu repositório github e adaptá-lo a outras plataformas.

Embora nenhum preço esteja disponível, a InnoRoute está aceitando encomendas agora para o HAT em tempo real, bem como uma variante chamada Real-Time HAT Automotive. Essas encomendas podem ser feitas na página de produtos do Real-Time HAT.

Sobre o Edivaldo Brito

Edivaldo Brito é analista de sistemas, gestor de TI, blogueiro e também um grande fã de sistemas operacionais, banco de dados, software livre, redes, programação, dispositivos móveis e tudo mais que envolve tecnologia.