低延時，低功耗，高EMC性能工業以太網PHY ADIN1200/ADIN1300

文章來源
Macnica Engineer

低延時，低功耗，高EMC性能工業以太網PHY ADIN1200/ADIN1300

 

工業以太網物理層(PHY)需要哪些性能？

以太網在1970年代的問世後取得了巨大的進步，同時在辦公網絡中廣泛普及。 近年來隨著高速增長的工業4.0的應用，工業以太網在日益增長的信息通信技術中發揮重要作用

工業以太網與辦公網絡等使用的標準以太網相比，需要更高的魯棒性，以便在苛刻的工業環境(如高溫、震動、噪音)中準確和可靠地發送和接收數據。

ADI提供的工業以太網PHY ADIN1200和ADIN1300有3個特點，可實現更準確、更可靠的工業以太網通信。

  • 業界領先的低延遲性能
  • 適用於工業用途的工作溫度範圍和EMC特性
  • 低功耗，適合密封環境

業界領先的延遲性能

ADIN1200/ADIN1300具有業界領先的低延遲性能。

這就縮短了網絡週期時間，並改善網絡刷新時間，實現更多設備的網絡連接，從而提高工業以太網所需的必要條件，即操作控制和安全性。ADIN1200/ADIN1300的延遲性能被規定為如下，與其他廠家相比，延遲大約降低了20%以上。

ADIN1200

ADIN1200低延遲性能(來源:ADIN1200 data sheet摘要)
  傳輸方式 Min Typ Max
100BASE-TX MII TX Latency     52ns
RX Latency     248ns
Total Latency     300ns
100BASE-TX RGMII(1) TX Latency 84ns 88ns 92ns
RX Latency     250ns
Total Latency 334ns 338ns 342ns
100BASE-TX RGMII(2) TX Latency 84ns 104ns 124ns
RX Latency     250ns
Total Latency 334ns 354ns 374ns
100BASE-TX RMII TX Latency 72ns   92ns
RX Latency 328ns 348ns 368ns
Total Latency 400ns 430ns 460ns

(1) Tx FIFO被編程為同步操作的情況
(2) MAC發送時鐘不需要與ADIN1200基準時鐘以及Tx FIFO同步的情況

ADIN1300

ADIN1300低延遲性能(來源:ADIN1300data sheet摘要)
  傳輸方式 Min Typ Max
1000BASE-T RGMII TX Latency 60ns   64ns  68ns
RX Latency     226ns
Total Latency 286ns  290ns 294ns
100BASE-TX MII TX Latency     52ns
RX Latency     248ns
Total Latency     300ns
100BASE-TX RGMII(1) TX Latency 84ns  88ns 92ns
RX Latency     250ns
Total Latency 334ns  338ns  342ns
100BASE-TX RGMII(2) TX Latency 84ns 104ns 124ns
RX Latency     250ns
Total Latency 334ns 354ns 374ns
100BASE-TX RMII TX Latency 72ns   92ns
RX Latency 328ns 348ns 368ns
Total Latency 400ns 430ns 460ns

(1) Tx FIFO被編程為同步操作的情況

(2) MAC發送時鐘不需要與ADIN1300基準時鐘以及Tx FIFO同步的情況

適用於工業用途的工作溫度範圍和EMC特性

ADIN1200/ADIN1300保證了在寬溫度範圍內的工作。此外，它還符合各種EMI/EMC/ESD標準，因此在工廠等惡劣環境下也能發揮強大的性能。

ADIN1200/ADIN1300的工作溫度範圍和封裝、符合標準列表
  ADIN1200 ADIN1300
通信速度 10BASE-T
100BASE-TX
IEEE® 802.3™		 10BASE-Te
100BASE-TX
1000BASE-T
IEEE® 802.3™
MAC Interface MII/RMII/RGMII MII/RMII/RGMII
封裝 32-lead LFCSP 40-lead LFCSP
工作溫度範圍 -40℃ ～ +105℃ -40℃ ～ +105℃
符合EMC測試標準

IEC61000-4-5浪湧(±3kV)

IEC61000-4-4電氣高速瞬態(EFT)(±4kV)

IEC61000-4-2ESD(±6kV的接觸放電)

IEC61000-4-6傳導耐力(10V)

EN55032輻射干擾波(A類)

EN55032傳導散射(A類)

IEC61000-4-5浪湧(±3kV)

IEC61000-4-4電氣高速瞬態(EFT)(±4kV)

IEC61000-4-2ESD(±6kV的接觸放電)

IEC61000-4-6傳導耐力(10V)

EN55032輻射干擾波(A類)

EN55032傳導散射(A類)

低功耗，適合密封環境

許多工業應用都是密封的，以防止內部設備受到灰塵、濕氣和水的侵害。因此設計時必須考慮功耗，因為設備內部沒有散熱的氣流。尤其是在環境溫度較高的工業應用中，除了要求寬工作溫度範圍外，低功耗也是重要的因素。

ADIN1200/ADIN1300的耗電量規定如下，與其他公司產品相比，降低了大約30%以上的功耗。

ADIN1200/1300的低功耗（來源：ADIN1200/ADIN1300 data sheet摘要 )
  傳輸方式 (RGMII) 功耗 (typ) I/O 電源電壓
ADIN1200 100BASE-TX 175mW 3.3V
155mW 2.5V
139mW 1.8V
ADIN1300 1000BASE-T 425mW 3.3V
370mW 2.5V
332mW 1.8V
100BASE-TX 159mW 3.3V
148mW 2.5V
140mW 1.8V

 

能夠簡單評估ADIN1200/ADIN1300主要功能的評價板

ADIN1200/ADIN1300提供了5V單電源的評估板，可輕鬆評估主要功能。評估板提供了一個FMC，用於連接MAC接口和MDIO控制用的主FPGA系統。

此外，還可使用附帶的ADuCM3029的可選MDIO接口轉換器來控制MDIO。

ADIN1200/ADIN1300的主要功能如下:

  • 符合10BASE-Te/100BASE-TX IEEE®802.3™標準的MII、RMII和RGMII MAC接口(ADIN1200)
  • 符合10BASE-Te/100BASE-TX/1000BASE-T IEEE®802.3™標準的MII、RMII和RGMII MAC接口(ADIN1300)
  • 100BASE-TX RGMII延遲：TX < 124ns、RX < 250ns（ADIN1200）
  • 100BASE-TX MII延遲：TX < 52ns、RX < 248ns（ADIN1200）
  • 1000BASE-T RGMII延遲：TX < 68ns、RX < 226ns（ADIN1300）
  • 100BASE-TX MII延遲：TX < 52ns、RX < 248ns（ADIN1300）
  • EMC測試標準:
    • IEC61000-4-5浪湧(±3kV)
    • IEC61000-4-4電氣高速瞬態(EFT)(±4kV)
    • IEC61000-4-2ESD(±6kV的接觸放電)
    • IEC61000-4-6傳導耐力(10V)
    • EN55022輻射干擾波(A類)
    • EN55022傳導散射(B類)
  • 使用多級管腳帶的非管理配置
  • 符合IEEE802.3az的Energy Efficient Ethernet(EEE)
  • 檢測IEEE 1588 Start-of-Frame
  • 可設定LED
  • 水晶振盪器/25MHz時鐘輸入(RMII用為50MHz)
  • 25MHz/125MHz同步時鐘輸出
  • 小型封裝和較大的工作溫度範圍
    • 32針(5毫米x5毫米) LFCSP(ADIN1200)
    • 40針(6毫米x6毫米) LFCSP(ADIN1300)
    • -40°C+105°C的環境溫度工作規格規定
  • 低功耗
    • 139mW（100BASE-TX） 3.3V/2.5V/1.8V MAC接口VDDIO電源（ADIN1200）
    • 單電源工作：3.3V VDDIO（ADIN1200）
    • 332mW（1000BASE-T）（ADIN1300）
    • 140mW（100BASE-TX）（ADIN1300）
    • 3.3V/2.5V/1.8V MAC接口VDDIO電源（ADIN1300）
    • 內置電源監控和POR

應用示例

  • 工廠自動化
  • 工業機器人
  • 樓宇自動化

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