一、系統(tǒng)概述

MYD-LD25X搭載的Debian系統(tǒng)包含以太網(wǎng)、WIFI/BT、USB、RS485、RS232、CAN、AUDIO、HDMI顯示和攝像頭等功能，同時也集成了XFCE輕量化桌面、VNC遠程操控、SWITCH網(wǎng)絡(luò)交換和TSN時間敏感網(wǎng)絡(luò)功能，為工業(yè)設(shè)備賦予“超強算力+實時響應(yīng)+極簡運維”的體驗!

圖：MYC-LD25X核心板及開發(fā)板

二、亮點功能介紹

1、Xfce桌面

Xfce是一款輕量級的開源桌面環(huán)境，旨在提供高效、穩(wěn)定和易于使用的桌面體驗。

輕量級：Xfce以資源效率為目標，注重在低資源消耗下提供快速響應(yīng)和流暢的用戶體驗。它適用于各種硬件配置，包括舊式計算機和嵌入式設(shè)備。

簡潔和直觀：Xfce遵循簡潔和直觀的設(shè)計原則，提供了直觀易用的用戶界面，使用戶能夠快速上手和自定義桌面環(huán)境。

模塊化：Xfce采用模塊化的設(shè)計，桌面環(huán)境由多個獨立的組件(如面板、窗口管理器、文件管理器等)組成，用戶可以根據(jù)自己的需求進行定制和配置。

1.1.啟動Xfce

myir-image-debian系統(tǒng)默認已經(jīng)包含xfce顯示界面，開發(fā)板啟動進入系統(tǒng)后，接上屏幕會顯示如下界面，說明成功啟動Xfce，需輸入設(shè)置的賬戶進入系統(tǒng)界面。

圖1.1 xfce顯示界面

2、VNC遠程控制

2.1. vnc簡介

VNC(Virtual Network Computing，虛擬網(wǎng)絡(luò)計算)是一種遠程桌面控制技術(shù)，允許用戶通過互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)遠程訪問和控制另一臺計算機的桌面環(huán)境。系統(tǒng)默認安裝了TigerVNC。以下是其核心特點和應(yīng)用：

?協(xié)議基礎(chǔ)：基于RFB協(xié)議(Remote Framebuffer Protocol)，通過傳輸屏幕圖像的更新部分和用戶輸入指令實現(xiàn)交互。

?客戶端-服務(wù)端架構(gòu)：

服務(wù)端：運行在MYD-LD25X上，負責(zé)分享屏幕并接收客戶端指令。

客戶端：用戶通過客戶端連接到服務(wù)端，查看并操作遠程桌面。

?網(wǎng)絡(luò)傳輸：默認使用TCP端口5900+N(N為顯示器編號，如:1對應(yīng)5901)。

2.2. 啟動VNC服務(wù)

Debian系統(tǒng)默認上電就開啟VNC服務(wù)端，使用下面命令查看vnc服務(wù)：

2.3 客戶端連接測試

下載客戶端

Windows下載并安裝客戶端軟件(如RealVNC Viewer)，如下圖所示：

圖2.1 客戶端VNC界面

?獲取連接信息

通過myd-ld25x開發(fā)板獲取目標設(shè)備的IP地址或主機名

通過VNC服務(wù)器的log，獲取端口/顯示編號，如:1(對應(yīng)端口5901)或直接指定端口號5901：

?輸入連接地址

依次點擊VNC客戶端界面“File->New connection”輸入服務(wù)器和主機名，格式如下：

以主機名為例子，配置完成后，點擊”O(jiān)K”按鈕，如下圖所示：

圖2.2 客戶端VNC配置

?成功連接

連接成功后，客戶端窗口將顯示遠程設(shè)備的桌面，可進行交互操作。

圖2.3 VNC連接成功界面

3、交換機功能

3.1. 交換機簡介

以太網(wǎng)交換機是一種硬件設(shè)備，用于連接局域網(wǎng)(LAN)上的設(shè)備，并在這些設(shè)備之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。它在OSI模型的數(shù)據(jù)鏈路層(第2層)運行，并使用MAC地址來確定每個數(shù)據(jù)包的目的地。以太網(wǎng)交換機可以通過減少沖突和擁塞來提高網(wǎng)絡(luò)性能，同時還可以提供如虛擬局域網(wǎng)(VLAN)和基于端口的訪問控制等安全功能。與以太網(wǎng)橋接器相比，以太網(wǎng)交換機在CPU使用率方面更為高效。由于硬件以太網(wǎng)交換機負責(zé)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、過濾和優(yōu)先級排序，因此減輕了CPU的工作負擔(dān)。這樣一來，CPU可以專注于處理其他任務(wù)，從而進一步提升網(wǎng)絡(luò)性能。本節(jié)主要介紹myd-ld25x作為交換機進行雙網(wǎng)段轉(zhuǎn)發(fā)功能。

3.2. 網(wǎng)絡(luò)拓撲介紹

STM32MP257有兩個以太網(wǎng)控制器，MYD-LD25X以太網(wǎng)控制器1支持交換機功能。其網(wǎng)絡(luò)拓撲如下圖：

圖3.1 網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

根據(jù)上圖很容易了解網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)：

3.3.關(guān)鍵拓撲配置解析

?myd-ld25x的配置

從網(wǎng)絡(luò)拓撲圖可知，myd-ld25x被當(dāng)作為交換機/網(wǎng)關(guān)，連接不同的子網(wǎng)絡(luò)，子網(wǎng)1配置169.254.1.0/24(通過 end2 接口);子網(wǎng)2:配置192.168.0.0/24(通過 sw0p2 接口)。啟用 ip_forward 后，myd-ld25x可將來自子網(wǎng)1的流量轉(zhuǎn)發(fā)到子網(wǎng)2，反之亦然。

?Device1 配置

設(shè)置 IP 為169.254.1.2，默認網(wǎng)關(guān)指向 myd-ld25x的 end2 接口 (169.254.1.1)。使得所有非本子網(wǎng)的流量(如訪問 192.168.0.11)通過網(wǎng)關(guān) myd-ld25x 轉(zhuǎn)發(fā)。

?Device2 配置

設(shè)置 IP 為192.168.0.11，默認網(wǎng)關(guān)指向myd-ld25x的 sw0p2 接口 (192.168.0.20)。使所有非本子網(wǎng)的流量(如訪問 169.254.1.2)通過網(wǎng)關(guān)myd-ld25x轉(zhuǎn)發(fā)。3.4.轉(zhuǎn)發(fā)功能配置與測試

?切換交換機設(shè)備樹

啟動開發(fā)板，在uboot階段選擇交換機設(shè)備樹，如下圖所示：

圖3.2 選擇交換機設(shè)備樹

?轉(zhuǎn)發(fā)功能配置

根據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)對myd-ld25x開發(fā)板板進行配置，啟動設(shè)備并設(shè)置 end1/sw0ep 接口，同時啟用 IP 轉(zhuǎn)發(fā)功能，使設(shè)備能夠充當(dāng)路由器，轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)流量。

配置設(shè)備1(開發(fā)板或者PC)網(wǎng)絡(luò)接口IP和路由，這里Device1使用一塊MYD-LD25X開發(fā)板：

配置設(shè)備2(開發(fā)板或者PC)網(wǎng)絡(luò)IP和路由，這里Device2也使用一塊MYD-LD25X開發(fā)板：

3.5.連通性驗證

從Device1->Device2，當(dāng)執(zhí)行ping 192.168.0.11 時， 數(shù)據(jù)包從 Device1 發(fā)送到默認網(wǎng)關(guān)MYD-LD25X (169.254.1.1)，MYD-LD25X根據(jù)路由表將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到 sw0p2 接口 (192.168.0.20)。Device2 收到數(shù)據(jù)包并回復(fù)，路徑反向同理。

從Device2->Device1，過程一樣：

通過MYD-LD25X板作為路由中轉(zhuǎn)，成功實現(xiàn)了兩個不同子網(wǎng)(169.254.1.0/24和 192.168.0.0/24)間的通信。4、TSN4.1.TSN簡介TSN代表時間敏感網(wǎng)絡(luò)(Time-Sensitive Networking)，它是由電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)開發(fā)的一系列標準，旨在通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)提供確定性和低延遲的通信。TSN旨在支持實時應(yīng)用，如工業(yè)自動化、汽車以及音頻/視頻流傳輸。TSN通過在網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備之間提供時間同步，并使用流量整形和調(diào)度機制為時間關(guān)鍵型流量分配優(yōu)先級和網(wǎng)絡(luò)資源，從而實現(xiàn)確定性通信。TSN還支持冗余和容錯機制，以確保高可用性和可靠性。此處列出了IEEE定義的TSN標準的完整清單。TSN的關(guān)鍵特性包括：

?時間同步：TSN使用精確時間協(xié)議(PTP)來同步網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備的時鐘，精度可達亞微秒級。IEEE 802.1AS-Rev

?流量整形和調(diào)度：TSN使用服務(wù)質(zhì)量(QoS)機制為時間關(guān)鍵型流量分配優(yōu)先級和網(wǎng)絡(luò)資源，并防止擁塞和數(shù)據(jù)包丟失。IEEE 802.1Qav和IEEE 802.1Qbv

?互操作性：TSN設(shè)計為與現(xiàn)有以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)兼容，并支持不同供應(yīng)商和設(shè)備之間的互操作性。

總體而言，TSN為以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上的實時通信提供了一個標準化且可靠的解決方案，有助于在各行各業(yè)啟用新的應(yīng)用和用例。802.1Qav和802.1Qbv之間的選擇取決于應(yīng)用的特定需求。802.1Qav通常用于帶寬需求可變且不可預(yù)測的應(yīng)用，而802.1Qbv則通常用于帶寬需求固定且可預(yù)測的應(yīng)用。MYD-LD25X獨立網(wǎng)口end2和switch都支持TSN功能。本節(jié)將以myd-ld25x開發(fā)板獨立以太網(wǎng)為例，展示TSN 802.1Qav如何提升流量整形效果。 4.2. 網(wǎng)絡(luò)拓撲介紹通過預(yù)留4個帶寬序列，給每個序列分別不同的優(yōu)先級，如下網(wǎng)絡(luò)拓撲圖所示：

圖4.1 QAV例子

如上圖所示，配置網(wǎng)口如下：

?使用4個隊列(Q0-Q3)。每個隊列在硬件中都有預(yù)留的帶寬。最多支持4個隊列。

?隊列0無帶寬限制，用于通用流量。

?隊列1預(yù)留了最大帶寬的10%(100Mbps)

?隊列2預(yù)留了最大帶寬的20%(200Mbps)

?隊列3預(yù)留了最大帶寬的30%(300Mbps)

?Q3是最高優(yōu)先級隊列，而Q0是最低優(yōu)先級隊列。

4.3. 網(wǎng)絡(luò)流量控制

?創(chuàng)建vlan端口

在MYD-LD25X開發(fā)板發(fā)送端執(zhí)行下面命令創(chuàng)建vlan端口，并建立端口映射：

在接受端(PC或者其他開發(fā)板)接收端創(chuàng)建vlan端口：

?配置網(wǎng)絡(luò)流量

CBS用于通過限制流量類別的數(shù)據(jù)速率來強制實施服務(wù)質(zhì)量;為了將數(shù)據(jù)包劃分為不同的流量類別，用戶可以選擇使用mqprio。

為每個隊列分配不同的帶寬

?流量測試

在連接到端點end2且IP地址為192.168.200.30的遠程PC或其他設(shè)備上運行4個iperf會話，以生成具有不同優(yōu)先級的多個數(shù)據(jù)流。

在MYD-LD25X開發(fā)板，使用iperf3開始傳輸數(shù)據(jù)流：

?測試結(jié)果對于優(yōu)先級為6且?guī)挒?00Mbps的隊列3，使用TC規(guī)則后：

對于優(yōu)先級為4且?guī)挒?00Mbps的隊列2，使用TC規(guī)則后：

對于優(yōu)先級為2且?guī)挒?00Mbps的隊列1，使用TC規(guī)則后：

對應(yīng)優(yōu)先級為0且?guī)挓o限制的流量，使用TC規(guī)則后：