【RT摩拳擦掌】如何構建RT AVB switchendpoint平臺

【RT摩拳擦掌】如何構建RT AVB switch&endpoint平臺

一，文檔簡介
二，平臺構建
- 2.1 軟硬件情況
- 2.2 配置RT1170 AVB端點
- - 2.2.1 1塊MIMXRT1170開發板做talker配置
  - 2.2.2 2塊MIMXRT1170開發板做listener配置
- 2.3 AVB Switch 配置
- - 2.3.1 MOTU AVB Switch
  - 2.3.2 RT1180 AVB switch
三，AVB網絡數據包分析

一，文檔簡介

之前講過一篇文章是如何使用單點的RT1170作為talker，單點的RT1170作為listener，兩塊板子直連實現AVB的端點測試。但是實際使用中，很多是多點對多點的應用，不過需要使用到AVB switch。所以本篇文章在之前文章的基礎上，多加了一個listener端點和AVB switch，去實現一個talker，兩個listener的AVB 平臺情況。
在這里插入圖片描述

圖 1

AVB switch可以是第三方的成品AVB switch，當然也可以考慮使用NXP的RT即將推出的新產品RT1180，這款芯片是帶有AVB/TSN switch功能的,并且我們的RT1180 配套的stack也已經發布。

二，平臺構建

本文將會使用兩種AVB switch去做AVB測試：一種使用NXP官方的MIMXRT1180-EVK作為AVB switch，另外一種使用第三方產品MOTU的AVB switch。端點使用的是3塊NXP MIMXRT1170-EVK板子，一塊做talker配置，另外兩塊做listener配置。
對于RT1170作為端點，也就是talker和listener的配置，可以參考之前的文章：

【經驗分享】RT1170 AVB初體驗
這里可以直接快速啟動，拿stack里面做好的avb_app.bin直接燒錄到MIMXRT1170-EVK做talker和listener配置，當然，如果有自定義的一些功能修改了源碼，也可以參考上面的文章重新做編譯，生成avb_app.bin文件再燒錄。

2.1 軟硬件情況

硬件：
MOTU AVB SWITCH(switch)
MIMXRT1180-EVK1(switch)
MIMXRT1170-EVK3(1: talker, 2: listener)，硬件需要改動，參考初體驗文章。
軟件：
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端點

直接燒錄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塊MIMXRT1170-EVK開發板中，可以進入serial download模式燒錄：

在這里插入圖片描述

圖 2

三塊板子做同樣的代碼燒錄，燒錄之后，進入internal boot模式，通過串口進行talker和listener的配置，代碼燒錄成功后，板載的串口會一直發log信息，只需要鍵盤輸入INSERT就可以進入到shell命令行狀態。

2.2.1 1塊MIMXRT1170開發板做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塊MIMXRT1170開發板做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

下面分別給出兩種SWITCH的配置連接情況：

2.3.1 MOTU AVB Switch

使用MOTU AVB switch的連接框圖如下：
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圖3

實物連接情況如下：
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圖 4

對于專用的AVB switch，無需具體配置，因為你可以把它理解為一個帶有AVB功能的交換機，可以實現AVB數據的轉發功能。只需要把1個talker的1G網口，和2個listener的1G網口分別接入到MOTU AVB SWITCH的網口中皆可。然后只要talker，和listener的功能能夠正常，整個音頻傳輸就可以正常，talker負責收集麥克風的音頻數據信息，然后轉發到兩個listener實現播放。當然，兩個listener需要分別接音箱。

2.3.2 RT1180 AVB switch

對于RT1180 AVB switch的配置，也分為快速上手和自行編譯兩種方法。如果源碼沒有任何改動的情況下，可以直接使用stack自帶的bin文件，這里需要注意，選擇正確的bin文件。RT1180有兩個內核：CM33和CM7內核。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帶有多個網口，具體情況如下：
在這里插入圖片描述

圖 5

在這里插入圖片描述

圖 6

所以在使用AVB switch網口的時候，需要注意使用ENET0，1，2，3口。
使用MIMXRT1180-EVK做AVB switch網口的連接示意圖如下：

在這里插入圖片描述

圖 7

實際連接圖下：

在這里插入圖片描述

圖 8

要想實現RT1180的代碼工作，需要下載RT1180 M33的TSN bridge代碼到MIMXRT1180-EVK板子中，如果本身的AVB/TSN stack帶的源碼不需要改動，可以使用現成的bin文件測試：
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
燒錄方法有很多，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，這里選擇使用MCUBootutility工具，下載連接：
https://github.com/JayHeng/NXP-MCUBootUtility/releases/tag/v6.2.0
如果使用SEC工具下載，可以參考stack的文檔：
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工具需要做一個改動:
\NXP-MCUBootUtility-6.2.0\src\targets\MIMXRT1189 \MIMXRT1189\bltargetconfig.py
修改:

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

為:

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

在這里插入圖片描述

圖 9

把tsn_app.bin燒錄到0x2800b000。
MIMXRT1180-EVK進入serial download mode，SW5:1-OFF,2-OFF,3-OFF,4-ON.然后找一根USB線連接J33實現燒錄。燒錄完成后，需要進入internal boot 模式QSPI啟動，即：SW5:1-OFF,2-ON,3-OFF,4-OFF.
這樣就完成了帶有AVB switch功能的app燒錄，這個代碼不需要像RT1170那樣，還需要進入shell配置filesystem，對于RT1180 bridge代碼，燒錄之后，重新啟動就自帶switch功能了。
當然如果需要重新編譯自己的工程，可以直接參考stack的文檔NXP_GenAVB_TSN_MCUXpresso_User_s_Guide_6_0_rev0.pdf, 如果使用linux系統編譯，方法和RT1170一樣，三步走：
（1）給RT1180 SDK打位于AVB stack的patch
（2）給RT1180 AVB stack加上兩個軟鏈接，一個是板子SDK的，還有一個是AVB SDK源碼鏈接，構架是這樣的：
在這里插入圖片描述

圖 10

（3）最后，直接編譯./ 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
這樣就可以生成對應的tsn_app.bin文件。

三，AVB網絡數據包分析

一直都想查看AVB網絡數據包，于是想了如下的辦法去做，又找了一個通用的網絡交換機，可以把其中的某些網口打包到具體網口的方法，這里使用這種方法也只是想查看下基本包，從原理上講，通用交換器是不帶有AVB物理層功能的，所以應該是會對同步功能有所影響，不過本文在此，由于設備的限制，也只是基本了解下AVB數據包結構情況。
準備帶有端口mirror功能的交換器：NETGERA plus switch ProSAFE GS105E。
然后對交換器做一個配置，把端口2，3的數據mirror到端口1：
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圖 11

然后整個AVB系統連接框圖如下：
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圖 12

實物連接圖這樣的：
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圖 13

打開整個系統平臺，讓系統功能跑起來，也就是talker端點聲音輸入，2個listener端點的功放有輸出的情況，在PC端打開wireshark軟件，抓包，抓出來的情況是這樣的：
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圖 14

可以看到，有很多的AVTP數據包，而且目標地址也有兩個。
要想分析AVTP數據包，首先得知道標準的AVTP數據包情況是怎么樣的，標準數據包是這樣的結構：
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圖 15

下面打開wireshark軟件，配置好要抓的網口，抓到數據包情況來對比一下：
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圖 16

可以看到，整個包的情況，基本還是抓出來了，但是對于細節部分，比如VLAN tag，IEC 61883 header，這些沒有體現出來，應該是和普通交換機物理層無法支持AVB的原因有關，但是可以看到，上面的音頻數據還是能看到的，而且確實是雙通道，但是數據只傳了一個通道，所以對于RT1170 listener這邊，雖然接了雙通道的揚聲器，兩個喇叭對應左右聲道，但是聽下來，只有一個喇叭通道有聲音，另一個沒有聲音，這點和抓到的數據包是吻合的，這點的源頭是stack代碼麥采集就用了一個通道，然后雖然音頻配置了2個通道，但是實際只有一個通道有數據。
到目前為止，實現了AVB switch&endpoint平臺的構架與測試。
測試效果查看視頻情況。