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FPGA实现TSN交换机核心数据通路

共计 30 章节
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01
课程导入
学习目标 · TSN技术背景 · 核心数据通路在TSN交换机中的角色与…
课程导入学习目标
02
TSN基础与标准体系
IEEE 802.1AS · 1Qbv · 1Qbu/802.3br
TSN标准体系
03
FPGA基础与开发环境
FPGA架构 · Verilog/VHDL基础 · Vivado/Quartus工具链
FPGA开发环境
04
TSN交换机整体架构
端口 · MAC · 交换核心
TSN交换机整体架构
05
核心数据通路功能拆解
帧接收 · 解析 · 查表
核心数据通路功能…帧接收
06
MAC层与PHY接口
GMII/RGMII/SGMII/1…
MACPHY
07
帧解析与分类
以太网帧格式 · VLAN标签 · TSN流识别（优先级
帧解析分类
08
精确时间同步（802.1AS）在数据通路中的集成
PTP帧识别 · 时间戳插入/提取 · 时钟校正对转发的影响
AS精确时间同步
09
门控调度（802.1Qbv）基础
时间感知整形器原理 · 门控列表配置 · 与队列的映射关系
Qbv门控调度
10
门控调度FPGA实现
基于时间槽的队列门控逻辑 · 周期计数器 · 门控状态机设计
FPGA门控调度
11
帧抢占（802.1Qbu/802.3br）机制
可表达帧与快速帧的识别 · 抢占控制逻辑 · MAC合并子层实现
Qbu/802.3br帧抢占
12
流过滤与监管（802.1Qci）
流门控 · 流计量（令牌桶） · 流过滤策略的FPGA实现
Qci流过滤
13
队列管理与调度
优先级队列 · 加权轮询（WRR） · 严格优先级（SP）
队列管理调度
14
核心数据通路流水线设计
多级流水线划分 · 寄存器平衡 · 时序优化
核心数据通路流水…多级流水线划分
15
查找表与转发引擎
MAC地址表 · VLAN表 · 流表的硬件实现（CAM/哈希/TCA…
查找表转发引擎
16
帧修改与重写
VLAN重写 · 优先级重映射 · 目的MAC替换
帧修改重写
17
时间感知队列与整形器协同
Qbv与CBS · Qci的协同工作 · 如何避免冲突并保证低延迟
时间感知队列整形器协同
18
多端口交换核心
交叉开关（Crossbar） · 共享内存 · 无阻塞交换结构的设计与仲裁
多端口交换核心Crossbar
19
数据通路中的缓冲管理
FIFO设计 · 共享缓冲池 · 背压机制
数据通路缓冲管理
20
时序约束与验证方法
时钟域交叉（CDC） · 异步FIFO · 静态时序分析（STA）
时序约束验证方法
21
案例实战
基于Xilinx FPGA的1G T… · IP集成）
案例实战Xilinx
22
案例实战
实现802.1Qbv门控调度模块并验… · 硬件实测）
案例实战Qbv
23
案例实战
实现802.1Qbu帧抢占模块并与标…
案例实战Qbu
24
案例实战
实现802.1Qci流过滤与监管 · 保护关键流不受突发流量影响
案例实战Qci
25
案例实战
多端口TSN交换机数据通路整合与性能… · 时延 · 抖动）
案例实战TSN
26
常见问题与调试技巧
数据通路丢帧 · 时序违例 · 调度错乱
常见问题调试技巧
27
性能优化与资源权衡
逻辑资源 · BRAM · DSP的优化策略
性能优化资源权衡
28
测试与验证方法论
一致性测试（如AVnu） · 协议测试 · 压力测试
测试验证方法论
29
综合提升
从单板到系统 · TSN交换机数据通路与CPU · 软件协议栈的协同设计
综合提升从单板到系统
30
课程总结与项目实战
综合运用所学实现一个简化TSN交换机… · 完成设计 · 仿真
课程总结项目实战