時間:2020-07-23 10:07:06來源:德州儀器
自問世以來,以太網(wǎng)取得了突飛猛進的發(fā)展,現(xiàn)已在商業(yè)和企業(yè)市場上得到了大量的應用。由于它具有定義明確的標準和易于部署的特性,以太網(wǎng)在工業(yè)世界中的廣泛傳播也是合乎常理的。然而,要在惡劣的工業(yè)環(huán)境中滿足以太網(wǎng)的要求仍需要大量洞察和努力。
如圖1所示,工業(yè)環(huán)境和商業(yè)環(huán)境完全不同,自身會面臨一系列挑戰(zhàn)。工業(yè)環(huán)境往往包括許多惡劣的條件,如更高的溫度范圍和電壓、更高的噪聲、機械應力等。工業(yè)級以太網(wǎng)物理層(PHY)必須根據(jù)以太網(wǎng)協(xié)議的要求執(zhí)行。在本文中,我將簡要描述為您的系統(tǒng)選擇以太網(wǎng)物理層時要考慮的三個更重要的因素。
1.低延遲。延遲是指數(shù)據(jù)包從源傳輸?shù)侥繕怂璧臅r間。網(wǎng)絡中的不同部分將導致總的網(wǎng)絡延遲。工業(yè)網(wǎng)絡中的通信對時間要求嚴格,這意味著延遲應該是最小的和確定的。較高的延遲和不同的數(shù)據(jù)包到達時間會降低系統(tǒng)性能。
標準以太網(wǎng)具有不確定性。IEEE802.3標準沒有指定以太網(wǎng)物理層的最大延遲數(shù)。然而,對于工業(yè)環(huán)境中的以太網(wǎng)收發(fā)器來說,具有低且確定的延遲變得非常重要。低且確定的延遲能夠加快響應時間并提高可預測性。低延遲可以讓應用更快地運行,因為信息通過網(wǎng)絡傳播時等待時間的更短,而確定性延時由于延時保持不變而提高了不同網(wǎng)絡的同步性。
2.EMI/EMC。電磁干擾(EMI)是系統(tǒng)無意間產(chǎn)生的電磁能量。另一方面,電磁兼容性(EMC)是指系統(tǒng)能夠在其他系統(tǒng)產(chǎn)生電磁能量的環(huán)境中運行。電磁干擾(EMI)和電磁兼容性(EMC)是工業(yè)環(huán)境中的重要參數(shù),因為其可能具有多種電磁能量來源??闺姶鸥蓴_性能差的系統(tǒng)會輻射大量能量,會擾亂附近的敏感器件并降低效率,因為能量在輻射中被浪費。電磁兼容性差的設計會使系統(tǒng)高度敏感并導致性能問題。電磁兼容設計差的系統(tǒng)的性能會受其他典型輻射源影響,如Wi-Fi、手機等。
存在不同的EMI/EMC標準,如歐洲標準化委員會(EN)、國際無線電干擾特別委員會(CISPR)、美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)等,這些標準會因地區(qū)和預期市場而變化。設備在獲得使用認證前,必須滿足這些標準規(guī)定的要求。這些標準隨設備的最終應用而變化。工業(yè)市場的EMI/EMC標準較商業(yè)市場更為嚴格。
3.ESD保護。靜電放電(ESD)是一種突然進入系統(tǒng)的電流,它與帶電體接觸。靜電放電事件很短,但它們可以向系統(tǒng)注入大量能量。如果設備的設計不能承受此類事件,其結果對設備來說很可能是毀滅性的,通常會導致設備毀壞。由于靜電放電并不總是留下明顯的損壞跡象,因此在復雜的系統(tǒng)中很難找到損壞的設備。作為一個如此重要的參數(shù),諸如國際電工委員會(IEC)61000-4-2的ESD標準已經(jīng)制定,以設定器件必須滿足的最低要求,——哪些設備必須滿足,這取決于它們的最終應用。與EMI/EMC類似,工業(yè)市場的ESD要求比商業(yè)市場更為嚴格。
工業(yè)級以太網(wǎng)物理層應具有低的確定性延遲,符合嚴格的EMI/EMC標準,并能抵抗ESD事件。TI的以太網(wǎng)產(chǎn)品組合旨在滿足這些要求,并已在世界各地的許多惡劣工業(yè)環(huán)境中投入使用,并且包括DP83867工業(yè)千兆位以太網(wǎng)物理層和DP83826E10/100以太網(wǎng)物理層等設備。
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