在下一“驅動”設計中支持所有工業以太網標準
某些影響工業以太網系統設計的趨勢包括嵌入式通信協議、工業以太網標準的快速發展,以及向千兆以太網的發展等。
嵌入式通信協議
驅動和 I/O 模塊 ( 工廠自動化中典型的從機器件 ) 的第一個發展趨勢是通信功能的深度嵌入,這是由于系統成本下降、外形減小以及功耗預算降低等因素造成的。過去,客戶花費數百美元來購買商用通信模塊,然后將其加入到驅動模塊中。這類模塊性價比不高,而且也不適用于小外形封裝驅動設計。另一替代方案是包括單獨的 ASSP 專用于實現通信功能。由于不同的客戶會使用不同的工業以太網標準,因此,這種 ASSP 可能會被過度設計,以支持多種協議。
但是,供應商希望將他們所有的數字驅動功能集成到一個硅片中,要求通信協議功能規模不大,能夠作為整個 “ 芯片驅動 ” 系統的組成部分來實現。圖 3 顯示了工業以太網功能實現的轉變。
圖 3. 從模塊到器件,到芯片集成功能
工業以太網標準的快速發展
第二個趨勢是工業以太網標準的快速發展。與現場總線協議相似,有很多類型的工業以太網協議,最重要的是,這些標準并沒有在市場上合并。
驅動系統供應商必須能夠支持 6 到 8 個標準,才能將其產品銷售到全球不同的工廠中。
例如,如果您希望在亞洲和歐洲同時銷售您的驅動設備,同時適應 Ethernet POWERLINK 和 EtherCAT,那么,您需要:1)設計、開發,并維持兩組驅動設計;或者 2)包括 ASSP 以支持多種協議 —— 希望協議不會變化;或者 3)使用可編程平臺表 1 列出了流行于全世界的某些競爭以太網標準。
表 1. 基于底層現場總線協議的競爭以太網標準

過去,當工業以太網標準使用標準 MAC/ 交換時,很容易采用微處理器單元 (MPU) 進行通信。如果您需要支持新標準,您只需要交換協議棧 ( 軟件 )。但是,正如前面所討論的,很多新標準需要特殊的 MAC 實現。很顯然,應對這些新標準時,在標準 MPU 上采用標準以太網 MAC 和交換機對通信協議進行標準化處理是不夠的。
某些 MPU 供應商開發了新方法,例如開發專用嵌入式處理器使用的定制微代碼,用于仿真非標準 MAC。但這些是很深奧的方法,可能會有不知道的缺陷。需要特殊 MAC 實現的協議通常采用定制硬件方法,取決于產量以及要求的價格點而使用 ASIC 或者 FPGA。
此外,MAC 設計總是有可能隨著標準的發展而改變。為保證您的設計今后不會過時,采用可編程方法是最安全的。
向千兆以太網的發展

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