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系統(tǒng)選擇以太網(wǎng)物理層時(shí)要考慮的三個(gè)重要因素

如意 ? 來(lái)源:OFweek電子工程網(wǎng) ? 作者:德州儀器 ? 2020-08-21 17:47 ? 次閱讀

自問(wèn)世以來(lái),以太網(wǎng)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,現(xiàn)已在商業(yè)和企業(yè)市場(chǎng)上得到了大量的應(yīng)用。由于它具有定義明確的標(biāo)準(zhǔn)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。

如圖所示,工業(yè)環(huán)境和商業(yè)環(huán)境完全不同,自身會(huì)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(jī)械應(yīng)力等。工業(yè)級(jí)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(jiǎn)要描述為您的系統(tǒng)選擇以太網(wǎng)物理層時(shí)要考慮的三個(gè)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?biāo)所需的時(shí)間。網(wǎng)絡(luò)中的不同部分將導(dǎo)致總的網(wǎng)絡(luò)延遲。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的通信對(duì)時(shí)間要求嚴(yán)格,這意味著延遲應(yīng)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(dá)時(shí)間會(huì)降低系統(tǒng)性能。

標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)具有不確定性。IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有指定以太網(wǎng)物理層的最大延遲數(shù)。然而,對(duì)于工業(yè)環(huán)境中的以太網(wǎng)收發(fā)器來(lái)說(shuō),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(yīng)時(shí)間并提高可預(yù)測(cè)性。低延遲可以讓?xiě)?yīng)用更快地運(yùn)行,因?yàn)?a target="_blank">信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳播時(shí)等待時(shí)間的更短,而確定性延時(shí)由于延時(shí)保持不變而提高了不同網(wǎng)絡(luò)的同步性。

2.EMI/EMC。電磁干擾(EMI)是系統(tǒng)無(wú)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(yùn)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?yàn)槠淇赡芫哂卸喾N電磁能量來(lái)源。抗電磁干擾性能差的系統(tǒng)會(huì)輻射大量能量,會(huì)擾亂附近的敏感器件并降低效率,因?yàn)槟芰吭谳椛渲斜焕速M(fèi)。電磁兼容性差的設(shè)計(jì)會(huì)使系統(tǒng)高度敏感并導(dǎo)致性能問(wèn)題。電磁兼容設(shè)計(jì)差的系統(tǒng)的性能會(huì)受其他典型輻射源影響,如Wi-Fi、手機(jī)等。

存在不同的EMI/EMC標(biāo)準(zhǔn),如歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(EN)、國(guó)際無(wú)線電干擾特別委員會(huì)(CISPR)、美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)等,這些標(biāo)準(zhǔn)會(huì)因地區(qū)和預(yù)期市場(chǎng)而變化。設(shè)備在獲得使用認(rèn)證前,必須滿足這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。這些標(biāo)準(zhǔn)隨設(shè)備的最終應(yīng)用而變化。工業(yè)市場(chǎng)的EMI/EMC標(biāo)準(zhǔn)較商業(yè)市場(chǎng)更為嚴(yán)格。

3.ESD保護(hù)。靜電放電(ESD)是一種突然進(jìn)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(shè)備的設(shè)計(jì)不能承受此類事件,其結(jié)果對(duì)設(shè)備來(lái)說(shuō)很可能是毀滅性的,通常會(huì)導(dǎo)致設(shè)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(fù)雜的系統(tǒng)中很難找到損壞的設(shè)備。作為一個(gè)如此重要的參數(shù),諸如國(guó)際電工委員會(huì) (IEC) 61000-4-2的ESD標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)制定,以設(shè)定器件必須滿足的最低要求,——哪些設(shè)備必須滿足,這取決于它們的最終應(yīng)用。與EMI/EMC類似,工業(yè)市場(chǎng)的ESD要求比商業(yè)市場(chǎng)更為嚴(yán)格。

工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)物理層應(yīng)具有低的確定性延遲,符合嚴(yán)格的EMI/EMC標(biāo)準(zhǔn),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DP83826E 10/100以太網(wǎng)物理層等設(shè)備。

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