高速リアルタイムイーサネット通信は,産業自動化や自動車システムにおける時間敏感なアプリケーションにおいてますます重要になってきています.従来のマルチペアイーサネットは,不確実な性能のため,そのようなアプリケーションの要求を満たすのにしばしば不足しています.巨大なケーブル・ハーネスと 高い電力消費
より効果的な解決策は,単一ペアイーサネット (SPE) 標準に依存し,単純化された物理層 (PHY) を提供できます.しかし,長距離のケーブル伝送距離と機能的安全準備の観点からパフォーマンスに課題をもたらす可能性があります.効果的な設計資源の取得に関連する実施課題です.エンジニアはリアルタイムSPEネットワークの厳格なパフォーマンス要件を満たす包括的なソリューションを必要とし,同時に実装速度を加速します.
この記事では,特に産業および自動車分野における,重要な時間敏感なアプリケーションの設計者が直面するネットワークの要件および関連問題を概要します.マイクロチップ技術のSPEソリューションが導入されましたイーサネット PHY トランシーバー,評価ボード,関連する設計リソースを含む.設計者が標準に準拠するSPEネットワークシステムを導入する際に直面する新しい課題に対処するのに役立ちます.
主要なアプリケーション要件がリアルタイムイーサネットの必要性をいかに推進するか
リアルタイムイーサネットは,多くの重要な産業および自動車アプリケーションにおいて,ますます重要な役割を果たしています.センサー間の高精度調整制御器やアクチュエーターは,決定的通信ネットワークをサポートするために,IEEE 1588 精密時間プロトコル (PTP) などのプロトコルを必要とします.先進的な運転手支援システム (ADAS) を含む信頼性の高いリアルタイムデータ交換は,車両環境における極端な条件に耐えられる能力を必要とします.
工場ワークショップや車内でも 時間に敏感なネットワークは 遅延が低く 制限されていて 欠陥耐性が高く 緊張が最小限に保たなければなりませんクロスデバイスの同期を維持する能力は,非常に重要ですシステム操作とセキュリティにとってミリ秒間の応答時間が極めて重要な環境では,ネットワークソリューションは,製造ユニットまたは車両・シャシー内のネットワーク・サブシステムの限られたスペースに適応しなければならない..
ネットワークの時間敏感および空間限定アプリケーションの要件を満たす方法
IEEE 802.3bw (100BASE-T1) と IEEE 802.3bp (1000BASE-T1) 規格によると,SPEは,工業および自動車用アプリケーションにおけるギガビットイーサネット (GbE) に適しており,従来のイーサネットに代わる簡素化された物理層になりました.SPEは,ケーブルの複雑性とシステムコストを削減しながら,時間敏感なアプリケーションの厳格な要件をサポートします.SPEベースのネットワーク設計者は,適切なデバイスを統合し,その機能的セキュリティ準備を保証する課題に直面しています.
Microchip Technology's LAN8872 1000BASE-T1 SPE PHY transceiver (Figure 1) and related design resources can help developers address these emerging challenges when implementing standard compliant SPE networksLAN8872は,物理コード化サブレイヤー (PCS),有限状態マシン (FSM),アナログフロントエンド (AFE),低脱出調節器 (LDO),電圧モニタリングを含む完全なPHYサブシステムを統合しています.チップ上の終了フィルタリングを組み込みました
マイクロチップ LAN8872 統合 1000BASE-T1 PHY トランシーバーの図面 (拡大するにはクリック)
図1:LAN8872は,PCS,LDOレギュレーター,電圧モニタリングAFE、FSM、オンチップ端末および統合フィルタリングなどの完全な機能を含む統合された1000BASE-T1 PHYトランシーバーを提供します.(画像源)(マイクロチップ技術)
LAN8872は,IEEE 1588-2019とIEEE 802.1AS-2020の精密クロック同期プロトコル規格のサポートが組み込まれています.リアルタイムイーサネットオーディオ・ビデオ・ブリッジ (AVB) とIEEE 802に完全互換性がある.1 タイムセンシティブネットワーク (TSN) 標準.LAN8872の決定的なタイミング機能は,開発者が複数のシステム間の緊密な同期を維持するのに役立ちます.エネルギー管理機能は 厳しい環境でも 安定した低電力接続への 人々の需要を満たすことができます.
低電力SPEネットワーク設計を簡素化
LAN8872はMicrochipのEtherGREENの省エネ技術を採用しており,超低電源睡眠モードでは15マイクロアンペア (μ A) の典型的な消費を可能にします.このデバイスはOPENアライアンス技術委員会10 (TC10) 標準のリモート睡眠と目覚めメカニズムをサポートします.INH出力により,電子制御ユニット (ECU) の電源を有効または無効にすることができます.LAN8872はマイクロチップのFlexPWR電源管理技術で装備されています変化するI/Oとコア電源電圧によってさらにエネルギーを節約します.
LAN8872の高度な統合により設計がさらに簡素化されています.チップ内の端末抵抗と統合されたトランスミッションフィルタリング機能の組み合わせにより,溶液はサイズがコンパクトで電磁気干渉 (EMI) が少ないシステムレベルの統合のために,LAN8872は参照クロック出力と標準的なシリアルギガビットメディア独立インターフェース (SGMII) を備えています.イーサネット・メディア・アクセス・コントローラー (MAC) やMAC機能を持つデバイスとのインターフェースを簡素化システム・オン・チップ (SoC),マイクロコントローラー (MCU),フィールドプログラム可能なゲート・アレイ (FPGA) を含む (図2).
マイクロチップ ATA8520D シグフォックストランシーバーの図面
図2:開発者は,LAN8872 PHYトランシーバーをSPEネットワークソリューションに統合するために,いくつかの追加のコンポーネントを必要とします. (画像源:マイクロチップテクノロジー)
LAN8872はIEEE802に対応しています3bp-2016標準で,単一のワイヤペアを通じてギガビット性能を提供し,重要な産業および自動車ネットワークのトラブルシューティングをサポートするように設計されています.このデバイスはネットワーク診断に役立ちます.その特徴には,ショート回路またはオープン回路ケーブルの欠陥検出,受信信号品質指標 (SQI),過熱防止,低電圧保護,フルステート中断サポート,様々なループバックとテストモード.