BE-IIS-HPP-T1L 10BASE-T1L-Test über 100 m YV-Kabel
10BASE-T1L (IEEE 802.3cg) ermöglicht Ethernet-Kommunikation mit 10 Mbit/s über ein einzelnes verdrilltes Adernpaar für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen mit großer Reichweite.
Das BE-IIS-HPP-T1L ermöglicht 10BASE-T1L-Kommunikation auf Basis des Analog Devices ADIN1110 Ethernet MAC-PHY. Als Teil des BE-IIS-HAT++-Ökosystems lässt es sich mit weiteren HATs aus dem Portfolio stapeln und ermöglicht so eine einfache Systemerweiterung und Integration.
Zentrale Merkmale
- 10BASE-T1L-Schnittstelle gemäß IEEE 802.3cg
- ADIN1110 10BASE-T1L MAC-PHY
- Galvanisch getrennte MDI-Schnittstelle
- Raspberry-Pi-HAT+-konform (2024)
- Stapelbares HAT-Design für das BE-IIS-HAT++-Ökosystem
- Konfigurierbare Chip-Select- und IRQ-Zuordnung
- Optionale Unterstützung eines PoSPE-Begleitboards
- RoHS-konform
- Bauteile etablierter Qualitätshersteller
Hardware-Testaufbau
Für diesen Test werden zwei Raspberry-Pi-Systeme direkt über eine 10BASE-T1L-Punkt-zu-Punkt-Verbindung miteinander verbunden.
Der Aufbau verwendet:
- 1 × Raspberry Pi 5
- 1 × Raspberry Pi Zero 2 W
- 2 × BE-IIS-HPP-T1L HATs
- 1 × einzelnes verdrilltes Adernpaar (YV 2×0,6/1,1, 100 m)
Beide Raspberry-Pi-Systeme sind jeweils mit einem BE-IIS-HPP-T1L HAT ausgestattet.
Für diesen einfachen Punkt-zu-Punkt-Test sind beide HATs im Instanzmodus 0 konfiguriert.
Raspberry Pi 5
+ BE-IIS-HPP-T1L
|
| 10BASE-T1L über ein verdrilltes Adernpaar
|
Raspberry Pi Zero 2 W
+ BE-IIS-HPP-T1L
Dadurch entsteht eine direkte 10BASE-T1L-Ethernet-Verbindung zwischen den beiden Raspberry-Pi-Systemen.
Software-Testaufbau
Auf beiden Raspberry-Pi-Systemen läuft Raspberry Pi OS 64-Bit.
Die 64-Bit-Version wird verwendet, weil der ADIN1110-Treiber beim Bau als ladbares Kernel-Modul die Linux-switchdev-Infrastruktur benötigt. In diesem Aufbau ist die erforderliche Kernel-Option CONFIG_NET_SWITCHDEV im 64-Bit-Kernel von Raspberry Pi OS verfügbar, nicht jedoch im ARM-32-Bit-Kernel.
Nach der Installation des BE-IIS Softwarepakets werden das erforderliche Treibermodul, das Device-Tree-Overlay und die Schnittstellenkonfiguration vom BE-IIS Installer eingerichtet.
Repository klonen
git clone https://github.com/be-iis/be-iis-installer.git
Installer ausführen
cd be-iis-installer
./scripts/install/install-all.sh
[INFO] Done
[INFO] Total scripts : 6
[INFO] Successful : 6
[INFO] Failed : 0
[INFO] --------------------------------------------------
[INFO] Installation complete.
[INFO] The following changes will become active after reboot:
[INFO] - systemd service
[INFO] - udev rules
[INFO] - module autoload / runtime setup
[INFO] --------------------------------------------------
Press ENTER to reboot now or CTRL+C to cancel...
Die Installation muss auf beiden Raspberry-Pi-Systemen durchgeführt werden.
Systemintegration prüfen
Nach dem Neustart kann das Protokoll der BE-IIS Systemintegration mit folgendem Befehl geprüft werden:
journalctl -b | grep "BE-IIS"
Beispielausgabe auf dem Raspberry Pi Zero 2 W:
BE-IIS ========================================
BE-IIS HAT++ System Integration
BE-IIS ========================================
BE-IIS [1/2] Scanning BE-IIS HAT++ EEPROMs...
BE-IIS Instance I (0-0050): HAT detected → BE-IIS-HPP-T1L-I
BE-IIS Instance I (0-0050): Base instance (overlay handled by HAT+ autodetect)
BE-IIS [2/2] Loading BE-IIS kernel modules...
BE-IIS Loading module: adin1110
BE-IIS HAT++ system integration complete.
Das Protokoll zeigt, dass das BE-IIS-HPP-T1L als Instanz I erkannt wurde und das Basis-Overlay durch die automatische Raspberry-Pi-HAT+-Erkennung verarbeitet wurde.
Die T1L-Netzwerkschnittstelle steht unter folgendem Namen zur Verfügung:
ifconfig beiis-t1l0
Beispielausgabe:
beiis-t1l0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500
inet6 fe80::54cc:d24a:c28:6595 prefixlen 64 scopeid 0x20<link>
ether 02:00:bb:00:00:02 txqueuelen 1000 (Ethernet)
RX packets 6 bytes 384
TX packets 50 bytes 9159
TX errors 0 dropped 2 overruns 0 carrier 0 collisions 0
Damit ist bestätigt, dass die 10BASE-T1L-Schnittstelle erfolgreich angelegt wurde und als normale Linux-Ethernet-Schnittstelle zur Verfügung steht.
Erster Funktionstest: kurze Laborverbindung
Für den ersten Funktionstest werden die BE-IIS Produkttestskripte verwendet.
Die beiden BE-IIS-HPP-T1L-Boards sind direkt mit einem 10 cm langen Kabel verbunden. Dies ist ein einfacher Laboraufbau und kein spezifiziertes 10BASE-T1L-Testkabel.
Auf einem Raspberry Pi wird das zielseitige Testskript mit dem iperf3-Server gestartet:
cd ~/be-iis-installer/products/BE-IIS-HPP-T1L-REVB/test
./test_target2.sh
Auf dem zweiten Raspberry Pi wird das Haupttestskript ausgeführt:
cd ~/be-iis-installer/products/BE-IIS-HPP-T1L-REVB/test
./test_target1.sh
Die Skripte konfigurieren die 10BASE-T1L-Schnittstelle beiis-t1l0 und vergeben folgende IP-Adressen:
Test target 1: 10.10.10.1
Test target 2: 10.10.10.2
Nach dem Aufbau der Verbindung bestätigt der Ping-Test die Punkt-zu-Punkt-Kommunikation:
64 bytes from 10.10.10.2: icmp_seq=5 ttl=64 time=0.939 ms
64 bytes from 10.10.10.2: icmp_seq=6 ttl=64 time=0.963 ms
64 bytes from 10.10.10.2: icmp_seq=7 ttl=64 time=0.956 ms
Der TCP-Test mit iperf3 erreicht auf der Empfängerseite etwa 9,3 Mbit/s:
TCP iperf3 result:
11.1 MBytes received in 10.03 s
9.31 Mbits/sec receiver bitrate
Zusätzlich wurde ein UDP-Test mit iperf3 und einer Sollrate von 10 Mbit/s durchgeführt:
UDP iperf3 result:
11.4 MBytes received in 10.01 s
9.56 Mbits/sec receiver bitrate
4.2% packet loss
Der Produkttest wurde erfolgreich abgeschlossen:
[TEST] SUCCESS
Damit ist bestätigt, dass das BE-IIS-HPP-T1L eine funktionsfähige 10BASE-T1L-Ethernet-Verbindung herstellt und zwischen zwei Raspberry-Pi-Systemen als normale Linux-Netzwerkschnittstelle eingesetzt werden kann.
Zweiter Funktionstest: 100 m YV 2×0,6/1,1-Kabel
Für den zweiten Funktionstest werden dieselben BE-IIS Produkttestskripte verwendet.
Die beiden BE-IIS-HPP-T1L-Boards sind direkt über ein 100 m langes YV-2×0,6/1,1-Kabel verbunden. Dies ist ein praxisnaher Kabeltest und kein spezifiziertes 10BASE-T1L-Referenzkabel.
Auf einem Raspberry Pi wird das zielseitige Testskript mit dem iperf3-Server gestartet:
cd ~/be-iis-installer/products/BE-IIS-HPP-T1L-REVB/test
./test_target2.sh
Auf dem zweiten Raspberry Pi wird das Haupttestskript ausgeführt:
cd ~/be-iis-installer/products/BE-IIS-HPP-T1L-REVB/test
./test_target1.sh
Die Skripte konfigurieren die 10BASE-T1L-Schnittstelle beiis-t1l0 und vergeben folgende IP-Adressen:
Test target 1: 10.10.10.1
Test target 2: 10.10.10.2
Der Ping-Test bestätigt die Punkt-zu-Punkt-Verbindung über das 100-m-Kabel:
10 packets transmitted, 10 received, 0% packet loss
rtt min/avg/max/mdev = 0.807/2.761/19.379/5.539 ms
Der TCP-Test mit iperf3 erreicht auf der Empfängerseite etwa 9,3 Mbit/s:
TCP iperf3 result:
11.1 MBytes received in 10.02 s
9.32 Mbits/sec receiver bitrate
Zusätzlich wurde ein UDP-Test mit iperf3 und einer Sollrate von 10 Mbit/s durchgeführt:
UDP iperf3 result:
11.4 MBytes received in 10.01 s
9.56 Mbits/sec receiver bitrate
4.2% packet loss
Der Produkttest wurde erfolgreich abgeschlossen:
[TEST] SUCCESS
Damit ist bestätigt, dass das BE-IIS-HPP-T1L über 100 m YV-2×0,6/1,1-Kabel eine funktionsfähige 10BASE-T1L-Ethernet-Verbindung aufbaut und zwischen zwei Raspberry-Pi-Systemen als normale Linux-Netzwerkschnittstelle verwendet werden kann.
Fazit
Der Test zeigt, dass das BE-IIS-HPP-T1L eine stabile 10BASE-T1L-Punkt-zu-Punkt-Ethernet-Verbindung zwischen zwei Raspberry-Pi-Systemen herstellen kann.
Beim ersten Test wurde eine kurze 10-cm-Laborverbindung verwendet. Beim zweiten Test kam ein 100 m langes YV-2×0,6/1,1-Kabel zum Einsatz.
YV 2×0,6/1,1 ist kein spezifiziertes 10BASE-T1L-Referenzkabel. Es wird üblicherweise als einfache Schalt-, Klingel-, Signal- oder Telekommunikationsleitung eingesetzt.
Gerade deshalb ist das Ergebnis interessant: Selbst mit diesem einfachen Kabeltyp wurde die Verbindung erfolgreich aufgebaut, Ping funktionierte ohne Paketverlust und TCP mit iperf3 erreichte auf der Empfängerseite etwa 9,3 Mbit/s.
Der UDP-Test wurde mit einer Sollrate von 10 Mbit/s durchgeführt. Der Empfänger meldete etwa 9,56 Mbit/s und rund 4,2 % Paketverlust.
Dieser Paketverlust ist sehr wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass der UDP-Test nahe an oder leicht oberhalb der praktisch verfügbaren Nutzdatenrate einer 10-Mbit/s-Ethernet-Verbindung lag. UDP reduziert seine Datenrate nicht automatisch und überträgt verlorene Pakete nicht erneut. Zusätzlich muss der Protokoll-Overhead ebenfalls über die Leitung übertragen werden. Eine UDP-Nutzdatenrate von 10 Mbit/s kann daher eine physikalische 10-Mbit/s-Verbindung überlasten.
Der UDP-Paketverlust sollte deshalb nicht als fehlgeschlagene Verbindung interpretiert werden. Entscheidend ist, dass die 100-m-Verbindung erfolgreich aufgebaut wurde, die TCP-Kommunikation nahe an der erwarteten 10BASE-T1L-Datenrate funktionierte und der Produkttest mit folgendem Ergebnis abgeschlossen wurde:
[TEST] SUCCESS
Der Test ersetzt keine formale Konformitätsprüfung mit spezifizierter 10BASE-T1L-Verkabelung. Er zeigt jedoch, dass das BE-IIS-HPP-T1L für praxisnahe Raspberry-Pi-basierte 10BASE-T1L-Evaluierungen, Prototypen und Laboraufbauten über längere Single-Pair-Kabelverbindungen eingesetzt werden kann.
Links und Referenzen
Produktseite mit Datenblatt, Schaltplan, PCB-Layout und 3D-Daten:
https://www.be-iis.eu/products/BE-IIS-HPP-T1L_B/
BE-IIS Installer auf GitHub:
https://github.com/be-iis/be-iis-installer/
DigiKey-Produktseite:
https://www.digikey.de/en/products/detail/brechel-electronic-industrial-interface-systems-be-iis/BE-IIS-HPP-T1L/29436903