树莓派TSN实验平台实战 · 课程目录

TSN概述与实验环境准备

TSN技术背景、树莓派选型、硬件清单、系统烧录与SSH连接。

Linux内核实时性改造

内核源码下载、PREEMPT_RT补丁、内核编译与安装、验证实时性。

TSN协议栈基础

IEEE 802.1Qbv、802.1Qbu、802.1AS概念解析。

Linux TSN工具链安装

iproute2、tsntool、ptp4l、tc命令安装与验证。

硬件时钟同步（gPTP）

ptp4l配置、时钟主从选举、同步精度测试、日志分析。

软件时钟同步（NTP vs PTP）

精度对比、适用场景、树莓派双协议栈共存配置。

流量整形基础

tc命令入门、HTB队列、CBS（基于信用整形）配置。

时间感知整形（TAS）

Qbv门控列表配置、基时间设置、循环周期设计。

帧抢占（Frame Preemption）

802.1Qbu使能、混合流量测试、抢占延迟测量。

流量过滤与分类

基于IP、端口、VLAN ID过滤器配置、多队列映射。

VLAN与优先级标记

802.1Q VLAN配置、PCP优先级映射、VLAN接口创建。

TSN流识别与流过滤

802.1Qci概念、Linux实现、流限速配置。

端到端延迟测量

tsntool测量延迟、硬件时间戳抓包、Wireshark分析。

抖动分析与优化

抖动来源、内核参数调优、中断绑定、CPU隔离。

多跳网络拓扑搭建

树莓派桥接、多节点TSN网络、链状与星型拓扑测试。

TSN交换机配置（软件）

Open vSwitch + TSN补丁、流表规则、QoS策略。

TSN与普通以太网共存

混合流量场景、优先级调度、带宽保障实验。

实时视频流传输

GStreamer + TSN、H.264编码、RTP封装、延迟测试。

工业控制协议 (Modbus TCP over TSN)

Modbus帧结构、周期轮询、确定性调度。

OPC UA over TSN

OPC UA Pub/Sub配置、TSN流映射、实时数据采集。

TSN网络安全基础

802.1X认证、MACsec加密、TSN域隔离。

TSN配置管理 (NETCONF/YANG)

sysrepo安装、TSN YANG模型、配置下发。

TSN网络监控与诊断

tsnmon工具、SNMP MIB、实时流量可视化。

5G URLLC与TSN互通、树莓派作为5G TSN网关原型。

TSN在机器人控制中的应用

关节伺服周期控制、多轴同步、EtherCAT对比。

TSN在车载网络中的应用

AVB/TSN协议族、车载以太网、DoIP协议适配。

TSN在电力自动化中的应用

IEC 61850 over TSN、GOOSE/SV报文调度。

TSN性能基准测试

cyclictest、netperf、TSN专用测试脚本。

常见问题与调试技巧

时钟不同步排查、流量整形失效、内核崩溃分析。

综合项目：三节点TSN演示系统

传感器数据采集、实时控制、Web可视化。