多協議工業物聯網如何破？這兩款多協議交換方案是正解

自動化必須考慮到——

- IT 系統對於開放資料訪問的需求；

- 工業控制系統的即時要求。

所以， 我們非常有必要、清楚的知道

工業網路的要求（例如可靠的資料傳輸和資料的時間同步）。

現今， 尤其是在工業物聯網 (IIoT) 或工業4.0的背景下， 許多工業自動化技術的供應商和製造商都對獨立于製造商的開放式通信平臺充滿渴望。 製造商期望在系統範圍內實現越來越多的自動化流程。 乙太網和工業乙太網已經在這方面發揮了重要作用。 相較于傳統現場匯流排， 這一網路技術具有諸多優勢， 比如在共用傳輸介質上高效同步地傳輸大量資料。

PROFINET、EtherNet/IP®、EtherCAT®、POWERLINK®等常用工業乙太網協定都在某種程度上允許與http或TCP/IP等傳統協定共用同一乙太網介質。

ADI的fido5000 REM晶片可作為一種產品解決方案， 有fido5100和fido5200兩種型號， 區別僅在於它們支援的乙太網協定——

fido5100支援除EtherCAT以外的各種主要工業乙太網協定；

fido5200支援包括EtherCAT在內的各種主要工業乙太網協定。

fido5000 REM交換晶片

fido5000是一款具有兩個乙太網埠的即時乙太網、多協定 (REM) 交換晶片。 從此， 兩個埠成為如今工業器件的標配， 而未來的工業4.0應用必須支援各種常見的網路拓撲， 如線狀和環狀拓撲以及星形拓撲。

圖1. 作為fido5000變體的fido5200 REM交換晶片， 其支援包括EtherCAT在內的各種主要工業乙太網協定。

另外， 它可以連接任何主機處理器， 這讓開發人員可以使用自己的處理器和他們首選的開發環境。 圖2顯示了fido5000的所有這些可能性和功能。

圖2. fido5000功能概覽。

REM晶片和處理器之間通過記憶體匯流排進行通信， 以實現高性能、低延遲/低抖動的工業乙太網。 記憶體匯流排還提供了採用PriorityChannel®技術的主控介面。 ADI公司採用軟硬體協同設計開發了這一過濾技術。

它確保來自乙太網的關鍵資料得到及時處理， 而不受協定和網路利用率的影響， 因此避免了非時間關鍵型資料流程量的干擾。 這意味著， 來自即時通道的資料會優先于普通網路資料得到處理。 圖3顯示的就是PriorityChannel技術， 圖中有四個佇列， 可以在處理即時資料時進行微調。

圖3. PriorityChannel技術的概念

除了交換功能之外， fido5000還具有強大的計時器控制單元(TCU)。 TCU設計用於實現各種工業乙太網協定的同步機制。 通過四個專用輸出或四個通用輸入/輸出， 可以實現輸入捕捉等其他功能， 也可以輸出任何方波信號。 這些埠均直接與同步時間同相。 例如， 它能以64位解析度對四個輸入端中任何一處的邊沿到達加蓋時間戳記。

在輸出端， 任何數位信號模式都可以與網路時間同步輸出。 這意味著可以將使用者的應用與網路時間同步， 週期時間甚至低至不到31.25 μs。

但fido5000的功能還不僅限於此—該晶片已經為未來做好了準備！fido5000支援時間敏感型網路 (TSN)。 未來基於TSN的工業乙太網應用的需求將能夠滿足運動控制或安全等應用非常苛刻的即時要求。

TSN是由IEEE 802.1工作組定義的一組標準。 它相容現有的標準乙太網技術。 實際上， TSN定義了交換式乙太網網路中用於時間控制資料路由的第一個IEEE標準。 因此， IEEE 802系列標準中的確定性即時通信可以通過為幾個網路元件上消息路徑生成的公共時基和時間表來實現。

RapID平臺

除了單晶片fido5000， ADI同時還提供基於fido5000電路板級完整解決方案的RapID平臺。

RapID平臺實現了所有常見的工業乙太網協定， 可輕鬆集成到非乙太網現場設備中。 這使得現場設備能夠滿足工業4.0應用的要求。 常見工業乙太網協定的實現均已經過預先認證。 RapID平臺另一個有趣的功能是動態集成的Web伺服器。 通過此功能， 它允許用戶很方便得讀取和修改網路參數， 輸入及輸出資料。

圖4. 基於fido5000的RapID平臺可用於評估套件中。

fido5000 REM交換晶片和RapID平臺已經為基於當前工業乙太網標準和未來TSN標準的時間關鍵型應用提供了最佳的前提條件。

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電子創新網及時發佈有關創新設計的最新全球半導體產業資訊、半導體供應商最新動態、展會研討會資訊、技術趨勢資訊以及人物訪談等相關新聞，關注公眾號獲取更多資訊。

圖4. 基於fido5000的RapID平臺可用於評估套件中。

fido5000 REM交換晶片和RapID平臺已經為基於當前工業乙太網標準和未來TSN標準的時間關鍵型應用提供了最佳的前提條件。

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