TS-PON 技術(shù)

由鵬瞰半導(dǎo)體創(chuàng)建的 TS-PON 技術(shù) (之前也稱為PonCAN) 具有業(yè)界首創(chuàng)、基于光學(xué)的端到端工業(yè)網(wǎng)絡(luò)解決方案，對于滿足高性能 AI 處理器和先進(jìn)傳感器的永不滿足的需求至關(guān)重要。 TS-PON 通過提供前所未有的同時具有高帶寬（第一代為 10Gbps）、超低延遲、高可靠性、高安全性、低功耗和高可擴(kuò)展性的新型連接，消除了與傳統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的所有瓶頸和限制，以推動實施真正的邊緣AI。

鵬瞰半導(dǎo)體致力于打造智能網(wǎng)絡(luò)和邊緣計算和控制的半導(dǎo)體解決方案，為智能制造和機(jī)器人、汽車和F5G等產(chǎn)業(yè)的下一波技術(shù)革命提供動力。鵬瞰半導(dǎo)體先進(jìn)的TS-PON架構(gòu)SoC為邊緣AI處理的需求量身定制。

解析光纖網(wǎng)絡(luò)TS-PON在機(jī)器人控制中的應(yīng)用
*附件：新一代光纖網(wǎng)絡(luò)TS-PON在機(jī)器人控制中的應(yīng)用.pdf

如上圖 1 所示為典型的 TS-PON 網(wǎng)絡(luò)在機(jī)器人整機(jī)中的應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)，其主要組成元素為：
? 核心節(jié)點(diǎn)（Core）
? 網(wǎng)關(guān)中繼（Gate）
? 前端節(jié)點(diǎn)（Node）
? 分光器或者銅纜
通過如上核心元素的網(wǎng)絡(luò)組合，可將整機(jī)機(jī)器人頭部、軀干及四肢各子系統(tǒng)
集成到一張 TS-PON 網(wǎng)絡(luò)上，實現(xiàn)獨(dú)立或多層級的光域與銅域的統(tǒng)一，完成機(jī)器
人整機(jī)感知、控制及傳輸系統(tǒng)的高效管控。

TS-PON 網(wǎng)絡(luò)是一種創(chuàng)新性、獨(dú)立及統(tǒng)一的新型工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，它可將傳統(tǒng)
CAN 網(wǎng)絡(luò)、傳感器設(shè)備網(wǎng)絡(luò)、以太交換網(wǎng)、擴(kuò)展的 PCIE 網(wǎng)絡(luò)、CPU 接入及多
IO 設(shè)備控制管理網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一到一張網(wǎng)中，采用光纖樹形結(jié)構(gòu)或靈活的 daisy-chain
結(jié)構(gòu)，將多銅域或者光域內(nèi)網(wǎng)整合起來，形成一張高效實時大數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓I(yè)
控制網(wǎng)。其構(gòu)成元素主要有：
Core switch：核心交換引擎
Core （OLT Root）：局端 OLT 核心節(jié)點(diǎn)
Gate （Gate Relay）: 包含 OLT Root 和 ONU Node 節(jié)點(diǎn)
Node （ONU Node）: 前端 ONU Node，邊緣前端節(jié)點(diǎn)
Optical Fiber or Copper cable: 光纖或者銅纜，單域或者多域連接線
在基于 TS-PON 技術(shù)的芯片如鵬瞰半導(dǎo)體的 VN1110/VN1110M 架構(gòu)中，實
現(xiàn)了靈活組網(wǎng)的特點(diǎn)。同時，針對機(jī)器人實時控制和實時傳輸?shù)男枨螅闪?br /> 高性能 MCU 微控制器，高速 5MSPS 同時高精 16 bit 的 SAR ADC&DAC, 以及
高精度的 PWM 接口控制信號，也集成了多功能靈活可擴(kuò)展的 IO 接口，如提供
MIPI CSI-2 的物理接口，以快速高效地接入外部圖像傳感器，將傳輸和控制集
成一體，使數(shù)據(jù)傳輸和控制更高效更精準(zhǔn)。此外，還提供了一系列靈活的以太
網(wǎng)（包含 10G/2.5G/1.25G bps）接口，高速 PCIE、USB、UART 等外設(shè)接口，為
用戶的選擇使用提供了寬闊的空間。

據(jù)江曉峰介紹，TS-PON 是新一代全光纖工業(yè)光總線技術(shù)，具備高帶寬、低功耗、豐富的接口、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)勢。它突破TSN/以太網(wǎng)核心瓶頸，具備更高實時性、更高可靠性的特點(diǎn)；同時TS-PON 基于無源光網(wǎng)PON，傳統(tǒng)方案100M，帶寬性能提升100M，低時延提升1000倍以上。低時延的性能對機(jī)器人來說尤為重要，因為機(jī)器人有著越來越多的傳感器數(shù)據(jù)、視覺數(shù)據(jù)需要實時處理。此外，跟以太網(wǎng)對比，TS-PON 還可以減少機(jī)器人內(nèi)部的線束和重量，實現(xiàn)降本。

江曉峰介紹了TS-PON 基本組網(wǎng)及外設(shè)透傳框圖。中央節(jié)點(diǎn)Core是通常來說是跟大腦或者小腦放在一起的，下面有各種各樣的Node（節(jié)點(diǎn)芯片）。Node可以接入各種各樣不同的設(shè)備，比如說攝像頭數(shù)據(jù)、Pcle、USB等，而整張網(wǎng)，實際上把所有不同的接口、協(xié)議等，轉(zhuǎn)換為光在上面進(jìn)行傳輸，且可以原來的形態(tài)傳輸數(shù)據(jù)，最后拿到的SoC幾乎跟本地是一模一樣的。

江曉峰提到，在跟客戶對接時發(fā)現(xiàn)，越來越多的客戶對伺服有不同的需求，有的人可能是需要用FPGA來做，有的人可能是用mcu來做。為了滿足不同的市場需求，鵬瞰半導(dǎo)體推出了TS-PON Gen2。“這是一顆性能更高的芯片，增加MCU/CPU/ FPGA的標(biāo)準(zhǔn)接口。這樣的話這些設(shè)備都可以直接跟我們來進(jìn)行對接，我們就提供一個靈活的一張光網(wǎng)。”他指出。

在組網(wǎng)方面，機(jī)器人應(yīng)用的組網(wǎng)的要求也是比較特別，除了一個傳統(tǒng)的一種分光方式，它可能有菊花鏈，可能要有環(huán)網(wǎng)來組成一張網(wǎng)，甚至可能需要光從混合來進(jìn)行組網(wǎng)。TS-PON 支持分光，環(huán)網(wǎng)，菊花鏈及多種冗余拓?fù)洹?/p>

鵬瞰半導(dǎo)體已經(jīng)推出了VN111x SoC 、VN211x SoC 兩款TS-PON SoC。其中VN211x SoC是鵬瞰半導(dǎo)體正在研發(fā)且即將流片的Gen2 TS-PON Node芯片。適用于工業(yè)/機(jī)器人應(yīng)用的通用CPU/MCU。VN211x SoC對協(xié)議進(jìn)行了修改，減少對外圍器件的依賴性，同時進(jìn)行降本，增加了SM 4。預(yù)計在今年下半年回片。該芯片已被鵬瞰半導(dǎo)體的部分機(jī)器人客戶用于圖像傳輸和電機(jī)控制等領(lǐng)域。

在機(jī)器人內(nèi)部有很多線纜，內(nèi)部空間受限，特別是新一代智能機(jī)器人有著超復(fù)雜電機(jī)控制、越來越多傳感器接入等等。而鵬瞰半導(dǎo)體的TS-PON解決方案用光纖打通機(jī)器人的“任督兩脈”。因為一張網(wǎng)上既能夠傳輸高帶寬的USB數(shù)據(jù)，又可以傳輸控制數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在一張網(wǎng)上傳輸，這也意味著機(jī)器人就是一條光纖線束，不僅線束輕了，機(jī)器人成本也降低了。