2021-02-15
文章来源 Macnica Engineer

低延时，低功耗，高EMC性能工业以太网PHY ADIN1200/ADIN1300

工业以太网物理层(PHY)需要哪些性能？

以太网在1970年代的问世后取得了巨大的进步，同时在办公网络中广泛普及。 近年来随着高速增长的工业4.0的应用，工业以太网在日益增长的信息通信技术中发挥重要作用

工业以太网与办公网络等使用的标准以太网相比，需要更高的鲁棒性，以便在苛刻的工业环境(如高温、震动、噪音)中准确和可靠地发送和接收数据。

ADI提供的工业以太网PHY ADIN1200和ADIN1300有3个特点，可实现更准确、更可靠的工业以太网通信。

  • 业界领先的低延迟性能
  • 适用于工业用途的工作温度范围和EMC特性
  • 低功耗，适合密封环境

业界领先的延迟性能

ADIN1200/ADIN1300具有业界领先的低延迟性能。这就缩短了网络周期时间，并改善网络刷新时间，实现更多设备的网络连接，从而提高工业以太网所需的必要条件，即操作控制和安全性。
ADIN1200/ADIN1300的延迟性能被规定为如下，与其他厂家相比，延迟大约降低了20%以上。

ADIN1200

ADIN1200低延迟性能(来源:从ADIN1200 data sheet摘要)

 传输方式MinTypMax
100BASE-TX MIITX Latency  52ns
RX Latency  248ns
Total Latency  300ns
100BASE-TX RGMII(1)TX Latency84ns88ns92ns
RX Latency  250ns
Total Latency334ns338ns342ns
100BASE-TX RGMII(2)TX Latency84ns104ns124ns
RX Latency  250ns
Total Latency334ns354ns374ns
100BASE-TX RMIITX lLatency   
RX Latency   
Total Latency   

(1) Tx FIFO被编程为同步操作的情况
(2) MAC发送时钟不需要与ADIN1200基准时钟以及Tx FIFO同步的情况

ADIN1300

ADIN1300低延迟性能(来源:ADIN1300data sheet摘要)

 傳輸方式MinTypMax
1000BASE-T RGMIITX Latency60ns  64ns 68ns
RX Latency  226ns
Total Latency286ns 290ns294ns
100BASE-TX MIITX Latency  52ns
RX Latency  248ns
Total Latency  300ns
100BASE-TX RGMII(1)TX Latency84ns 88ns92ns
RX Latency  250ns
Total Latency334ns 338ns 342ns
100BASE-TX RGMII(2)TX Latency84ns104ns124ns
RX Latency  250ns
Total Latency334ns354ns374ns
100BASE-TX RMIITX Latency72ns 92ns
RX Latency328ns348ns368ns
Total Latency400ns430ns460ns

(1) Tx FIFO被编程为同步操作的情况
(2) MAC发送时钟不需要与ADIN1300基准时钟以及Tx FIFO同步的情况

适用于工业用途的工作温度范围和EMC特性

ADIN1200/ADIN1300保证了在宽温度范围内的工作。此外，它还符合各种EMI/EMC/ESD标准，因此在工厂等恶劣环境下也能发挥强大的性能。

ADIN1200/ADIN1300的工作温度范围和封装、符合标准列表

 ADIN1200ADIN1300
通信速度10BASE-T
100BASE-TX
IEEE® 802.3™		10BASE-Te
100BASE-TX
1000BASE-T
IEEE® 802.3™
MAC InterfaceMII/RMII/RGMIIMII/RMII/RGMII
封装32-lead LFCSP40-lead LFCSP
工作温度范围-40℃ ～ +105℃-40℃ ～ +105℃
符合EMC测试标准IEC61000-4-5浪涌(±3kV)
IEC61000-4-4电气高速瞬态(EFT)(±4kV)
IEC61000-4-2ESD(±6kV的接触放电)
IEC61000-4-6传导耐力(10V)
EN55032辐射干扰波(A类)
EN55032传导散射(A类)		IEC61000-4-5浪涌(±3kV)
IEC61000-4-4电气高速瞬态(EFT)(±4kV)
IEC61000-4-2ESD(±6kV的接触放电)
IEC61000-4-6传导耐力(10V)
EN55032辐射干扰波(A类)
EN55032传导散射(A类)

低功耗，适合密封环境

许多工业应用都是密封的，以防止内部设备受到灰尘、湿气和水的侵害。因此设计时必须考虑功耗，因为设备内部没有散热的气流。尤其是在环境温度较高的工业应用中，除了要求宽工作温度范围外，低功耗也是重要的因素。

 

ADIN1200/ADIN1300的耗电量规定如下，与其他公司产品相比，降低了大约30%以上的功耗。

 

ADIN1200/1300的低功耗（来源：ADIN1200/ADIN1300 data sheet摘要）

 传输方式 (RGMII)功耗 (typ)I/O电源电压
ADIN1200100BASE-TX175mW3.3V
155mW2.5V
139mW1.8V
ADIN13001000BASE-T425mW3.3V
370mW2.5V
332mW1.8V
100BASE-TX159mW3.3V
148mW2.5V
140mW1.8V

能够简单评估ADIN1200/ADIN1300主要功能的评价板

ADIN1200/ADIN1300提供了5V单电源的评估板，可轻松评估主要功能。评估板提供了一个FMC，用于连接MAC接口和MDIO控制用的主FPGA系统。
此外，还可使用附带的ADuCM3029的可选MDIO接口转换器来控制MDIO。

 

 

ADIN1200/ADIN1300的主要功能如下:

  • 符合10BASE-Te/100BASE-TX IEEE®802.3™标准的MII、RMII和RGMII MAC接口(ADIN1200)
  • 符合10BASE-Te/100BASE-TX/1000BASE-T IEEE®802.3™标准的MII、RMII和RGMII MAC接口(ADIN1300)
  • 100BASE-TX RGMII延迟：TX < 124ns、RX < 250ns（ADIN1200）
  • 100BASE-TX MII延迟：TX < 52ns、RX < 248ns（ADIN1200）
  • 1000BASE-T RGMII延迟：TX < 68ns、RX < 226ns（ADIN1300）
  • 100BASE-TX MII延迟：TX < 52ns、RX < 248ns（ADIN1300）
  • EMC测试标准:
    • IEC61000-4-5浪涌(±3kV)
    • IEC61000-4-4电气高速瞬态(EFT)(±4kV)
    • IEC61000-4-2ESD(±6kV的接触放电)
    • IEC61000-4-6传导耐力(10V)
    • EN55022辐射干扰波(A类)
    • EN55022传导散射(B类)
  • 使用多级管脚带的非管理配置
  • 符合IEEE802.3az的Energy Efficient Ethernet(EEE)
  • 检测IEEE 1588 Start-of-Frame
  • 可设定LED
  • 水晶振荡器/25MHz时钟输入(RMII用为50MHz)
  • 25MHz/125MHz同步时钟输出
  • 小型封装和较大的工作温度范围
    • 32针(5毫米x5毫米) LFCSP(ADIN1200)
    • 40针(6毫米x6毫米) LFCSP(ADIN1300)
    • -40°C+105°C的环境温度工作规格规定
  • 低功耗
    • 139mW（100BASE-TX） 3.3V/2.5V/1.8V MAC接口VDDIO电源（ADIN1200）
    • 单电源工作：3.3V VDDIO（ADIN1200）
    • 332mW（1000BASE-T）（ADIN1300）
    • 140mW（100BASE-TX）（ADIN1300）
    • 3.3V/2.5V/1.8V MAC接口VDDIO电源（ADIN1300）
    • 内置电源监控和POR

应用示例

  • 工厂自动化
  • 工业机器人
  • 楼宇自动化

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