fido5000：一个芯片，多种以太网协议

如今，特别是在工业物联网（IIoT）或工业4.0的背景下，许多工业自动化技术的供应商和制造商都渴望一个开放的、独立于制造商的通信平台。因此，制造商期望在全系统范围内实现越来越多的自动化过程。因此，自动化必须考虑IT系统在开放数据访问方面的需求，以及工业控制系统的实时要求。以太网和工业以太网已经在这里发挥了重要作用。这种网络技术的众多优点，例如在共享传输介质上高效同步传输大量数据，优于传统的现场总线。流行的工业以太网协议，如PROFINET，EtherNet/IP，EtherCAT，POWERLINK等，允许或多或少地与http或TCP / IP等传统协议共享相同的以太网介质。

在本文中，将更详细地考虑工业网络的要求（例如，可靠的数据传输和数据的时间同步）。此外，ADI公司（ADI）的fido5000 REM开关将作为可能的产品解决方案进行展示。该芯片有fido5100和fido5200变体，两种型号的区别仅在于它们支持的以太网协议。fido5100支持除EtherCAT以外的主要工业以太网协议，而fido5200支持包括EtherCAT在内的主要工业以太网协议。

fido5000 快速眼动开关

ADI公司通过fido5000提供具有两个以太网端口的实时以太网、多协议（REM）交换机芯片。因此，两个端口成为当今的工业设备，未来的工业4.0应用必须支持流行的网络拓扑，如线形和环形拓扑以及星形拓扑。此外，可以连接任何主机处理器，因此开发人员可以使用自己的处理器以及首选的开发环境。fido5000 的所有这些可能性和功能如图 2 所示。

图2.fido5000 功能概述。

REM芯片和处理器之间的通信通过内存总线工作，以实现高性能，低延迟/低ITTER工业以太网。内存总线还为主机接口提供优先通道技术。该滤波器技术由ADI公司开发，由硬件/软件组合组成。它确保对来自以太网的关键数据进行即时处理，而不受其协议和网络利用率的影响，因此不会受到非时间关键型数据流量的干扰。这意味着来自实时通道的数据比普通网络数据具有更高的处理优先级。这种 PriorityChannel 技术如图 3 所示，它显示了四个队列，可以在处理实时数据时进行微调。®

图3.ADI公司优先通道技术的概念。

除了开关功能外，fido5000还具有强大的定时器控制单元（TCU）。TCU 旨在实现各种工业以太网协议的同步机制。输入捕获或输出任何方波信号等附加功能可以通过四个专用输出或四个通用输入/输出来实现。这些端口与同步时间直接同相。例如，可以在四个输入中的任何一个输入端以64位分辨率对边沿的到达进行时间戳。在输出端，任何数字信号模式都可以与网络时间同步输出。这意味着可以将用户的应用程序与网络时间同步，甚至可以将周期时间降至小于 31.25 μs。

但fido5000的功能远不止于此——该芯片已经为未来做好了准备！fido5000支持时间敏感网络（TSN）。未来基于TSN的工业以太网应用的需求将能够满足运动控制或安全等应用非常苛刻的实时要求。

TSN是由IEEE 802.1工作组定义的一组标准。它将与现有的标准以太网技术兼容。从本质上讲，TSN为交换以太网网络中的时间控制数据路由定义了第一个IEEE标准。因此，IEEE 802标准系列中的确定性实时通信可以通过公共时基和时间表来实现，该时间表是为多个网络组件上的消息路径生成的。

除了纯REM开关芯片fido5000外，ADI还提供fido5000的完整解决方案，称为RapID平台。RapID平台实现了所有常见的工业以太网协议，可以毫不费力地集成到非以太网现场设备中。这将使现场设备能够满足工业4.0应用的要求。通用工业以太网协议的实施已经过预先认证。RapID平台的另一个有趣功能是动态的集成Web服务器。它允许用户读取和修改网络参数，并以非常简单的方式输入和输出数据。

图4.基于 fido5000 的 RapID 平台可在评估套件中使用。

fido5000 REM 交换机和 RapID 平台已经为基于当前工业以太网和未来 TSN 标准的时间关键型应用提供了最佳先决条件。

审核编辑：郭婷