Промышленный Ethernet предназначен для использования на производстве, где из-за тяжелых эксплуатационных условий часто требуются герметичные разъемы, стойкие к агрессивным средам кабели более высокого качества с улучшенным экранированием и другие высоконадежные компоненты. Принципиальным отличием промышленного Ethernet от стандартного является гарантия отправки и получения пакетов данных, требующихся для выполнения производственной операции, в определенное время. Для работы в офисе это не так актуально, но в промышленных условиях потеря данных или задержка передачи между оборудованием может закончиться серьезной ошибкой в производственном процессе.
Надежная передача данных промышленного Ethernet обеспечивается за счет использования специализированных протоколов: PROFINET, EtherNet/IP, EtherCAT, SERCOS III и POWERLINK. Скорость передачи данных составляет 10 Мбит/с…1 Гбит/с, при этом 100 Мбит/с является наиболее популярной скоростью, используемой в приложениях промышленного Ethernet.
Промышленные трансиверы AD
Компания Analog Devices представляет ADIN1200 и ADIN1300 – микросхемы физического уровня Ethernet (PHY), разработанные специально для современных промышленных систем Ethernet реального времени. Эти микросхемы являются однопортовыми Ethernet-трансиверами c низким энергопотреблением, малой задержкой и скоростями 10/100 Мбитс/с (ADIN1200) и до 1 Гбит/с (ADIN1300). Микросхемы содержат Ethernet PHY со всей необходимой аналоговой обвязкой, интерфейсом управления и набором системных регистров, MAC-интерфейсом, логикой управления сбросом, частотой и конфигурацией выводов и имеют специальный вывод для подключения статусного светодиода. Интерфейс управления MII (MDIO) между хост-процессором или MAC и микросхемой трансивера обеспечивает доступ к управляющей и статусной информации PHY.
Микросхема ADIN1300 доступна в 40-выводном корпусе LFCSP размером 6×6 мм и работает как минимум с двумя источниками питания 0,9 и 3,3 В. Микросхема ADIN1200 доступна в 32-выводном корпусе LFCSP 5×5 мм и требует одного источника питания 3,3 В. Для максимального удобства проектирования интерфейсы MDIO и MAC питаются от отдельного источника 1,8, 2,5 или 3,3 В, независимо от остальной части ADIN1200/1300.
При включении питания ADIN1200/1300 удерживаются в состоянии сброса до тех пор, пока напряжение не достигнет минимального порогового значения. Если питание упадет ниже минимального порога во время работы микросхем, они переходят в состояние сброса, пока источники питания не вернутся к значениям напряжения, достаточным для запуска микросхем.
Для оценки и тестирования характеристик микросхем предлагаются две оценочные платы:
- EVAL-ADIN1300FMCZ
- EVAL-ADIN1200FMCZ
Обе платы требуют только одного источника питания 5 В, все необходимые напряжения для работы микросхем ADIN1200/1300 обеспечивают стабилизаторы, установленные на платах. Также на них установлены мезонинные разъемы (FMC) для подключения к управляющему MAC-устройству на основе ПЛИС.
Основные технические особенности микросхем ADIN1200/1300 приведены в таблице 1.
Таблица 1. Технические параметры микросхем ADIN1200/1300
| Наименование | ADIN1200 | ADIN1300 |
|---|---|---|
| Режимы Ethernet | 10BASE-Te/100BASE-TX IEEE 802.3 | 10BASE-Te/100BASE-TX/1000BASE-T IEEE 802.3 |
| Поддерживаемые интерфейсы MAC | MII, RMII, RGMII | |
| Задержки передачи данных | 100BASE-TX RGMII: – отправка < 124 нс – прием < 250 нс100BASE-TX MII: – отправка < 52 нс – прием < 248 нс |
1000BASE-T RGMII: – отправка < 68 нс – прием <226 нс100BASE-TX MII: – отправка < 52 нс – прием <248 нс |
| Потребляемая мощность, мВт | 139 для 100BASE-TX | 330 для 1000BASE-T, 140 для 100BASE-TX |
| Входная тактовая частота, МГц | 25 (50 для RMII) | |
| Выходная тактовая частота, МГц | 25/125 | |
| Соответствие стандартам ЭМС | IEC 61000-4-5 (±4 кВ)IEC 61000-4-4 (±4 кВ)
IEC 61000-4-6 (10 В) EN55032 (Класс A) |
IEC 61000-4-5 (±4 кВ)IEC 61000-4-4 (±4 кВ)
IEC 61000-4-2 (±6 кВ) IEC 61000-4-6 (10 В) EN55032 (Класс А) |
| Рабочая температура, °C | -40…85/-40…105 | |
| Корпус | 32-выводный LFCSP 5×5 мм | 40-выводный LFCSP 6×6 мм |
| Оценочная плата | EVAL-ADIN1200FMCZ | EVAL-ADIN1300FMCZ |
Микросхемы ADIN1200/1300 соответствуют стандарту энергоэффективности IEEE 802.3az, имеют функцию раннего обнаружения потери связи и поддержку временных меток, в соответствии со стандартом IEEE 1588. При использовании ADIN1200 длина кабеля должна составлять не более 180 метров. ADIN1300 поддерживает длины до 150 метров на гигабитной скорости и 180 метров при работе на скоростях 10/100 Мбит/с.
Обе микросхемы ориентированы на такие области применения, как промышленная автоматика, автоматизация зданий, заводов, робототехника и управление движением, а также промышленный интернет вещей (IIoT).
