TS-PON 技術

由鵬瞰半導體創建的 TS-PON 技術 (之前也稱為PonCAN) 具有業界首創、基于光學的端到端工業網絡解決方案，對于滿足高性能 AI 處理器和先進傳感器的永不滿足的需求至關重要。 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、低功耗和高可擴展性的新型連接，消除了與傳統工業網絡相關的所有瓶頸和限制，以推動實施真正的邊緣AI。

鵬瞰半導體致力于打造智能網絡和邊緣計算和控制的半導體解決方案，為智能制造和機器人、汽車和F5G等產業的下一波技術革命提供動力。鵬瞰半導體先進的TS-PON架構SoC為邊緣AI處理的需求量身定制。

解析光纖網絡TS-PON在機器人控制中的應用
*附件：新一代光纖網絡TS-PON在機器人控制中的應用.pdf

如上圖 1 所示為典型的 TS-PON 網絡在機器人整機中的應用系統架構，其主要組成元素為：
? 核心節點（Core）
? 網關中繼（Gate）
? 前端節點（Node）
? 分光器或者銅纜
通過如上核心元素的網絡組合，可將整機機器人頭部、軀干及四肢各子系統
集成到一張 TS-PON 網絡上，實現獨立或多層級的光域與銅域的統一，完成機器
人整機感知、控制及傳輸系統的高效管控。

TS-PON 網絡是一種創新性、獨立及統一的新型工業控制網絡，它可將傳統
CAN 網絡、傳感器設備網絡、以太交換網、擴展的 PCIE 網絡、CPU 接入及多
IO 設備控制管理網絡統一到一張網中，采用光纖樹形結構或靈活的 daisy-chain
結構，將多銅域或者光域內網整合起來，形成一張高效實時大數據傳輸的工業
控制網。其構成元素主要有：
Core switch：核心交換引擎
Core （OLT Root）：局端 OLT 核心節點
Gate （Gate Relay）: 包含 OLT Root 和 ONU Node 節點
Node （ONU Node）: 前端 ONU Node，邊緣前端節點
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 技術的芯片如鵬瞰半導體的 VN1110/VN1110M 架構中，實
現了靈活組網的特點。同時，針對機器人實時控制和實時傳輸的需求，集成了
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，使數據傳輸和控制更高效更精準。此外，還提供了一系列靈活的以太
網（包含 10G/2.5G/1.25G bps）接口，高速 PCIE、USB、UART 等外設接口，為
用戶的選擇使用提供了寬闊的空間。

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

江曉峰介紹了TS-PON 基本組網及外設透傳框圖。中央節點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（節點芯片）。Node可以接入各種各樣不同的設備，比如說攝像頭數據、Pcle、USB等，而整張網，實際上把所有不同的接口、協議等，轉換為光在上面進行傳輸，且可以原來的形態傳輸數據，最后拿到的SoC幾乎跟本地是一模一樣的。

江曉峰提到，在跟客戶對接時發現，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的標準接口。這樣的話這些設備都可以直接跟我們來進行對接，我們就提供一個靈活的一張光網。”他指出。

在組網方面，機器人應用的組網的要求也是比較特別，除了一個傳統的一種分光方式，它可能有菊花鏈，可能要有環網來組成一張網，甚至可能需要光從混合來進行組網。TS-PON 支持分光，環網，菊花鏈及多種冗余拓撲。

鵬瞰半導體已經推出了VN111x SoC 、VN211x SoC 兩款TS-PON SoC。其中VN211x SoC是鵬瞰半導體正在研發且即將流片的Gen2 TS-PON Node芯片。適用于工業/機器人應用的通用CPU/MCU。VN211x SoC對協議進行了修改，減少對外圍器件的依賴性，同時進行降本，增加了SM 4。預計在今年下半年回片。該芯片已被鵬瞰半導體的部分機器人客戶用于圖像傳輸和電機控制等領域。

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