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10BASE-T1L MAC-PHY如何简化低功耗处理器以太网连接


来源:欧宝APP官方网站    发布时间:2024-01-27 15:59:54  点击:1次

  随着慢慢的变多的设备需要接入以太网,流程、工厂和楼宇自动化应用中的单对以太网)继续扩展。随着互联设备增加,更高级别的管理系统能使用更丰富的数据集,从而使生产效率得以显著提高,同时降低了经营成本和能耗。以太网至现场或边缘的愿景是将所有传感器和执行器连接到一个融合网络。实现这一愿景存在系统工程方面的挑战,因为其中一些传感器受功率和空间的限制。适用于传感器和执行器应用、具备强大内部存储功能的低功耗、超低功耗微控制器市场需求日渐增长。但大多数这样的处理器都有同样的问题,那就是没有集成的以太网

  为了与更多低功耗设备实现远程以太网连接,要使用到10BASE-T1L MAC-PHY。借助10BASE-T1L MAC-PHY,能够最终靠SPI将以太网和处理器连接在一起,从而减轻处理器的负担。MAC功能现在直接与10BASE-T1L PHY集成。10BASE-T1L MAC-PHY支持各种超低功耗处理器,为设备架构师提供灵活的选择。通过优化应用分区,10BASE-T1L MAC-PHY可通过流程自动化中的以太网APL来实现更低功耗的现场设备,实现区域0本质安全部署。在智能楼宇应用中,MAC-PHY可将更多较低功耗的设备连接到同一个以太网。智能楼宇应用包括HVAC系统、消防安全系统、门禁、IP摄像机、电梯系统和状态监控。

  集成了MAC功能的10BASE-T1L PHY可以优化网络上的以太网流量。具备高级包过滤功能的10BASE-T1L MAC-PHY可以大幅度减少处理广播和多播通信的开销,把处理器从这个任务中解放出来。按目标MAC地址进行过滤是关键。MAC-PHY可以对多达16个单播或多播MAC地址进行过滤,而不单单是单个MAC地址。此外,地址掩码可支持两个MAC地址。这提供了很大的自由度,过滤可用于设备地址和共同支持的多播地址,例如链路层发现协议(LLDP)。通过为优先级更高的消息提供额外的队列,可以优先处理某些消息,从而改善延迟,增强鲁棒性。帧的优先级能够最终靠MAC过滤表来识别。例如,可以将广播消息送入优先级较低的队列、将单播消息送入优先级较高的队列,从而防止接收器因广播风暴或流量激增而发生过载。这些MAC-PHY过滤特性能加强设备的网络负载鲁棒性。MAC还收集帧统计信息,以便于监控网络流量和链路质量(见图1)。

  图1.10BASE-T1L MAC-PHY能够最终靠高级包过滤明显降低设备的功耗和复杂度。

  MAC-PHY中的MAC还支持IEEE 1588;因此,流程自动化需要802.1AS时钟同步。MAC-PHY支持同步计数器、接收消息的时间戳和发送消息的时间戳捕获。这大幅度降低了软件设计的复杂度,因为除了MAC-PHY本身之外,不需要额外的硬件就能实现时间同步。MAC可生成定时到同步计数器的输出波形,因此,可用于同步外部应用级操作。SPI接口支持Open Alliance 10BASE-T1x MAC-PHY串行接口。Open Alliance SPI是一种新型高效SPI协议,专为MAC-PHY而设计。

  满足未来的以太网互联制造安装要求。超低功耗设备和高性能设备能同时部署在同一个以太网上,且符合危险区域用例要求的严格上限功率限制。10BASE-T1L功率开关和10BASE-T1L现场开关需要将鲁棒低功耗10BASE-T1L PHY与工业以太网开关结合,以部署干线和和支线网络拓扑,进而在单条双绞线上同时提供功率和数据(包括危险区域用例)。

  现场设备连接既需要10BASE-T1L PHY,又需要10BASE-T1L MAC-PHY,以便实现以太网与各种现场设备的连接。包括流量计在内的较高功率现场设备采用集成MAC和10BASE-T1L PHY的高性能处理器。较低功耗现场设备,包括内置未集成MAC的超低功耗处理器的温度传感器,采用10BASE-T1L MAC-PHY,通过SPI接口与处理器相连,以此来实现以太网连接。

  10 Mb以太网物理层(10BASE-T1L)在长达1 km的单条双绞线上融合功率输出(Engineered Power/PoDL/SPoE),形成能够产生更有价值信息的新型以太网连接设备,而这一些信息通过融合IT/OT以太网更容易获取。在流程自动化和工厂自动化的应用中,这些新的信息有助于提高生产效率、降低能耗。在楼宇自动化应用中,这些新的信息有助于提高能效、安全性和舒适性。因此,10BASE-T1L MAC-PHY将加速实现更低功耗的设备。

  有关ADI ChronousTM工业以太网解决方案产品系列及其如何加速转变为现实世界工业以太网网络的更多信息,请访问ADI网站。

  Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球领先的半导体公司,致力于在现实世界与数字世界之间架起桥梁,以实现智能边缘领域的突破性创新。ADI提供结合模拟、数字和软件技术的解决方案,推动数字化工厂、汽车和数字医疗等领域的持续发展,应对气候平均状态随时间的变化挑战,并建立人与世界万物的可靠互联。ADI公司2023财年收入超过120亿美元,全球员工约2.6万人。携手全球12.5万家客户,ADI助力创新者不断超越一切可能。

  Maurice O’Brien是ADI公司工业自动化部的战略营销经理。他负责交付以工业自动化为重点的系统级解决方案。在此之前,Maurice在ADI公司的工业以太网领域工作了3年,在电源管理应用和营销领域工作了15年。他拥有爱尔兰利默里克大学的电子工程学士学位。

  Volker E. Goller是ADI公司的一名系统应用工程师。他拥有30多年的丰富经验,广泛涉猎复杂运动控制、嵌入式传感器和时间敏感网络技术等工业应用。作为一名商用软件研发人员,Volker为无线和有线应用开发了各种通信协议和堆栈,同时热情参加了领先行业组织的新通信标准制定。

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