自問(wèn)世以來(lái)，乙太網(wǎng)路的發(fā)展突飛猛進(jìn)，現(xiàn)已被大量應(yīng)用於商用和企業(yè)之中。由於乙太網(wǎng)路具有定義明確的標(biāo)準(zhǔn)和易於部署的特性，在工業(yè)世界中獲得廣泛應(yīng)用。然而，若要在嚴(yán)苛的工業(yè)環(huán)境中滿足乙太網(wǎng)路的需求，仍需深入的洞察力和資源投入。
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| 透過(guò)無(wú)線及有線連接(包括乙太網(wǎng)路)的現(xiàn)代工業(yè)設(shè)置 |
德州儀器系統(tǒng)與應(yīng)用工程師Aniruddha Khadye指出，工業(yè)環(huán)境與商業(yè)的完全不同，因此在工業(yè)環(huán)境運(yùn)作會(huì)面臨一系列挑戰(zhàn)。工業(yè)環(huán)境往往包括許多嚴(yán)苛的條件，如更寬的溫度範(fàn)圍和電壓、更高的噪音與機(jī)械應(yīng)力等。工業(yè)級(jí)乙太網(wǎng)路實(shí)體層必須根據(jù)乙太網(wǎng)路協(xié)議的要求執(zhí)行。
Aniruddha Khadye表示，在為工業(yè)環(huán)境中的系統(tǒng)選擇乙太網(wǎng)路實(shí)體層時(shí)，必須考慮三個(gè)要素，分別是低延遲、EMI/EMC和ESD保護(hù)。
1. 低延遲
延遲是指數(shù)據(jù)封包從源頭傳輸?shù)侥康牡厮璧臅r(shí)間。網(wǎng)路中的不同部分將導(dǎo)致整體的網(wǎng)路延遲。工業(yè)網(wǎng)路中的通訊對(duì)時(shí)間有嚴(yán)格要求，應(yīng)將延遲最小化與精確化。較高的延遲和不同數(shù)據(jù)封包的到達(dá)時(shí)間會(huì)降低系統(tǒng)性能。
標(biāo)準(zhǔn)乙太網(wǎng)路具有不確定性。IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)並沒(méi)有指定乙太網(wǎng)路實(shí)體層的最大延遲數(shù)。然而，對(duì)於工業(yè)環(huán)境中的乙太網(wǎng)路收發(fā)器來(lái)說(shuō)，具備低延遲與確定性延遲非常重要。低延遲與確定性延遲能夠加快反應(yīng)速度並提高可預(yù)測(cè)性。低延遲可以讓應(yīng)用更快地運(yùn)行，因?yàn)橛嵪⑼高^(guò)網(wǎng)路傳播時(shí)所需的等待時(shí)間更短，而確定性延遲提升了不同網(wǎng)路的同步性。
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，電磁相容(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)和電磁相容(EMC)是工業(yè)環(huán)境中的重要參數(shù)，因?yàn)槠淇赡馨喾N電磁能量來(lái)源。抗電磁干擾性差的系統(tǒng)會(huì)輻射大量能量，擾亂周遭的敏感裝置並降低效率，因?yàn)槟芰吭谳椛渲斜焕速M(fèi)。電磁相容差的設(shè)計(jì)會(huì)使系統(tǒng)高度敏感並導(dǎo)致性能問(wèn)題。電磁相容設(shè)計(jì)差的系統(tǒng)性能也可能受其他典型輻射源影響，如Wi-Fi、手機(jī)等。
現(xiàn)今存在不同的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)邦通訊委員會(huì)(FCC)等，這些標(biāo)準(zhǔn)會(huì)因地區(qū)與預(yù)期市場(chǎng)的不同而變化。裝置在獲得使用認(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)隨裝置的最終應(yīng)用而變化。工業(yè)市場(chǎng)的EMI/EMC標(biāo)準(zhǔn)較商用市場(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，並與帶電體接觸。靜電放電事件很短，但他們會(huì)對(duì)系統(tǒng)注入大量能量。如果裝置的設(shè)計(jì)不能承受這類事件，對(duì)裝置來(lái)說(shuō)是具毀滅性的，通常會(huì)導(dǎo)致裝置毀壞。由於靜電放電並不總是留下明顯的毀壞痕跡，因此在複雜的系統(tǒng)中很難找到損壞的裝置。
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已經(jīng)制定ESD標(biāo)準(zhǔn)，以訂定裝置必須滿足的最低要求。哪些裝置必須滿足要求，取決於它們的最終應(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)乙太網(wǎng)路實(shí)體層應(yīng)具有低確定性延遲，符合嚴(yán)格的EMI/EMC標(biāo)準(zhǔn)，並能抵抗ESD事件。TI乙太網(wǎng)路產(chǎn)品組合能滿足這些要求，並已於世界各地的嚴(yán)苛工業(yè)環(huán)境中投入使用，包括DP83867工業(yè)Gigabit乙太網(wǎng)路實(shí)體層和DP83826E 10/100乙太網(wǎng)路實(shí)體層等裝置。
