Development of a Sensor Node with Time Sensitive Networking in the Zephyr Operating System

Abstract

Dette prosjektet var en fortsettelse av prosjektoppgaven i TTK4550. Målet var å implementere deler av en Tids-Sensitiv Nettverks-stabel (TSN) i operativsystemet Zephyr på en NXP FRDM-K64F utviklingsplattform, for å undersøke potensialet i å bruke Zephyr til å sette opp et sensorkort som en TSN talenode. Hovedfokuset i dette prosjektet var å integrere gPTP-funksjonalitet (generisk Presisjons-Tids-Protokoll) og å implementere en kredittbasert trafikkformer (CBS). Integrering av gPTP-funksjonalitet var vellykket etter at en programvarefeil i Zephyrs pakkesocketbibliotek ble korrigert i samarbeid med Zephyr-utviklerne. CBS-funksjonalitet ble også implementert, i tillegg til andre forbedringer på sensornodeapplikasjonen. Slik applikasjonen ser ut nå, så er den i stand til å produsere en strøm av sensordata med tilhørende tidsstempel, og den ser ut til å kunne gi god ytelse, men det er fortsatt en del arbeid igjen før en full TSN-stabel har blitt realisert.

This project was a continuation of the term project in TTK4550, and aimed to implement parts of a Time Sensitive Networking (TSN) stack in the Zephyr operating system on an NXP FRDM-K64F board, in order to investigate the potential of using Zephyr to set up a sensor board as a TSN talker node. In this project the main focus was integrating gPTP (generic Precision Time Protocol) functionality and implementing a Credit Based Shaper (CBS). gPTP functionality was successfully integrated after dealing with a bug in Zephyr's packet socket library in cooperation with the Zephyr developers. CBS functionality was also implemented along with other improvements to the sensor node application. In its current state, the application is able to supply a stream of sensor data with associated timestamps, and its performance looks promising, but there is still work left until a full TSN stack has been realised.