【導讀】隨著(zhù)數字化更深地融入我們生活的方方面面，不同設備和機器之間持續交換的數據量也在不斷增加。特別是在工業(yè)領(lǐng)域，傳統的通信技術(shù)開(kāi)始達到極限，而以太網(wǎng)（本例中為工業(yè)以太網(wǎng)）開(kāi)始成為新的標準。借助以太網(wǎng)，可以在長(cháng)達100米的距離內實(shí)現千兆級的較高數據速率，如果使用光纖電纜，甚至能達到幾千米。
以太網(wǎng)是IEEE 802.3中規定的一種接口規范。以太網(wǎng)物理(PHY)層是IEEE 802.3的其中一個(gè)元素。它是一種收發(fā)器組件，用于發(fā)送和接收數據或以太網(wǎng)幀。在OSI模型中，以太網(wǎng)覆蓋第1層（物理層）和第2層（數據鏈路層）的一部分。
物理層指定電信號類(lèi)型、信號速率、介質(zhì)和連接器類(lèi)型以及網(wǎng)絡(luò )拓撲。以太網(wǎng)PHY可以映射到該層中，如表1所示。
表1. OSI模型
PHY構成物理接口，負責對純數字系統和信號傳輸介質(zhì)之間傳輸的數據進(jìn)行編碼和解碼。因此，它代表著(zhù)接口的數字連接層和電子連接層之間的橋梁。
數據鏈路層定義在介質(zhì)上進(jìn)行通信的方式，以及傳輸和接收消息的幀結構。這意味著(zhù)，它定義著(zhù)如何排列來(lái)自線(xiàn)路的位來(lái)從位流中提取數據。在以太網(wǎng)中，這稱(chēng)為介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制(MAC)，它緊鄰著(zhù)PHY，但在數據鏈路層中。MAC通常會(huì )集成到控制器或開(kāi)關(guān)中。
PHY可以是分立元件，也可以集成到以太網(wǎng)控制器中。圖1的簡(jiǎn)化框圖中顯示了所需的以太網(wǎng)組件和分立式PHY。
圖1. 以太網(wǎng)連接的簡(jiǎn)化框圖。
如果設計必須采用分立式PHY，那么在選擇PHY時(shí)應牢記幾個(gè)標準。
選擇工業(yè)PHY時(shí)應考慮的幾個(gè)重要標準
在工業(yè)應用中，數據傳輸和網(wǎng)絡(luò )必須能夠在較寬的溫度范圍內保持高度可靠性并具有故障安全功能。所有組件均需如此。
網(wǎng)絡(luò )周期時(shí)間
網(wǎng)絡(luò )周期時(shí)間是控制器收集和更新所連器件的數據所需的時(shí)間。具有低延遲的PHY可以縮短網(wǎng)絡(luò )周期時(shí)間，從而改善網(wǎng)絡(luò )更新時(shí)間，對于時(shí)間關(guān)鍵型應用，這一點(diǎn)至關(guān)重要。這樣一來(lái)，便可以將更多器件連接到網(wǎng)絡(luò )。
抗干擾能力/穩健性
工業(yè)應用中的工作環(huán)境通常都很惡劣。PHY會(huì )直接連接至或通過(guò)小型磁性元件連接至電纜，這些連接可能帶來(lái)干擾（輻射或傳導），所以PHY必須要能夠耐受常見(jiàn)的外部條件。
CISPR 32、IEC 61000-4-2至IEC 61000-4-6等EMC標準可以作為衡量PHY規范的基準?？煽康腜HY有助于通過(guò)認證，以及避免通常較為繁瑣的重新設計工作。
損耗和溫度范圍
用于工業(yè)應用的器件通常采用IP65/IP66等級的防塵和防潮保護，這限制了用于冷卻電子器件的氣流。同時(shí)，工業(yè)應用中的器件常常需要承受高溫環(huán)境。此外，在線(xiàn)形和環(huán)形拓撲中，通常需要使用兩個(gè)以太網(wǎng)連接，因此也就需要兩個(gè)PHY，這使得與數據輸入和輸出相關(guān)的PHY損耗翻倍。所以，應選擇具有低損耗的PHY，以更大限度地降低器件的自發(fā)熱。
ADI公司的外部PHY
ADI公司在開(kāi)發(fā)工業(yè)以太網(wǎng)PHY時(shí)非常重視各項工業(yè)要求，并推出了多款可靠的PHY，包括 ADIN1200 (10 Mbps/100 Mbps)、 ADIN1300 (10 Mbps/ 100 Mbps/1 Gbps)和 ADIN1100 (10BASE-T1L)，以補充和完善其工業(yè)以太網(wǎng)ADI Chronous?產(chǎn)品系列。
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