Marvell公司以太網(wǎng)PHY產(chǎn)品,、連接,、存儲(chǔ)及基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)部高級(jí)產(chǎn)品營銷經(jīng)理Kaushik Mittra

　　Marvell 88E1510P/1512P/1510Q 系列PHY產(chǎn)品介紹

　　以太網(wǎng)在企業(yè)級(jí)市場中得到了廣泛應(yīng)用—我們對(duì)于它在辦公環(huán)境中的應(yīng)用都非常熟悉,，但是IEEE 802.3 系列標(biāo)準(zhǔn)總在不斷的演進(jìn),，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)自身也面臨著一些挑戰(zhàn),，以太網(wǎng)及其組成部分也在不斷的演進(jìn)中以應(yīng)對(duì)工廠車間的需求,。能提供低時(shí)延、增強(qiáng)靜電放電（ESD）保護(hù)性能的同時(shí),，還能夠在更寬的溫度范圍中運(yùn)行的硬件互聯(lián)在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中是非常重要的,。Marvell 的88E1510P/88E1512P/88E1510Q 系列 PHY（物理層器件）產(chǎn)品，從最開始就是與工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者合作共同進(jìn)行設(shè)計(jì),，并已在最嚴(yán)苛的工業(yè)應(yīng)用中得到了測試和驗(yàn)證,。

　　如今，有很多通信協(xié)議已被應(yīng)用于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中,，包括 EtherNet/IP,、 EtherCAT、 Profinet 和 SERCOS III,。他們來自于不同供應(yīng)商的獨(dú)立和專有的解決方案，但都有共同的目標(biāo),，也就是在嚴(yán)苛的環(huán)境條件下,，將實(shí)時(shí)以太網(wǎng)帶到工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中。典型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的組成部分包括可編程邏輯控制器（PLC）,、電機(jī)控制器及驅(qū)動(dòng),、傳感器網(wǎng)絡(luò)以及人機(jī)交互界面（HMI）。這些元素通過 EtherCAT 或 Profinet等協(xié)議連接到以太網(wǎng)的主干網(wǎng)絡(luò)中,，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能是放射型（星形）或線形,。不管是什么樣的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其目標(biāo)都在于為每一個(gè)節(jié)點(diǎn)提供精確的控制和同步的時(shí)鐘信息,。如果拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是長形的菊花鏈,，那么每一個(gè)點(diǎn)都需要最優(yōu)的時(shí)延性能來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中快速的需求/反應(yīng)循環(huán)時(shí)間。

　　圖標(biāo)1： 使用EtherCAT / Profinet 協(xié)議的典型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)連接

　　尋找低時(shí)延PHY,？

　　EtherCAT 這樣的協(xié)議需要處理以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包,，在處理報(bào)文的時(shí)候，需要同步修改報(bào)文內(nèi)容,，并將新的內(nèi)容添加至報(bào)文中,。在實(shí)時(shí)應(yīng)用中，這對(duì)于交換芯片和PHY的時(shí)延有極大的限制?？紤]到這個(gè)需求,，我們在設(shè)計(jì) Marvell 88E1510P/1512P/1510Q 系列PHY產(chǎn)品時(shí)，針對(duì)一線工業(yè)客戶的嚴(yán)格時(shí)延要求進(jìn)行了專門的設(shè)計(jì),。下面的表格顯示,，相比于未經(jīng)優(yōu)化的應(yīng)用，Marvell 低時(shí)延PHY的傳輸速度快了30%~40%,。

　　圖二：100BASE-TX中RGMII運(yùn)行模式下的默認(rèn)發(fā)送和接收時(shí)延（ns）

　　上表中的數(shù)據(jù)顯示了默認(rèn)配置的測試數(shù)據(jù),，在寄存器配置優(yōu)化的情況下可獲得更低的時(shí)延。在整個(gè)范圍內(nèi),，發(fā)送和接收時(shí)延的總值低于400ns,。如下表：

　　圖三：通過寄存器編程可實(shí)現(xiàn)低于400ns的總體時(shí)延

　　觀測到的微小的延遲抖動(dòng)（從最小到最大）取決于發(fā)送路徑中的同步電路。一般來說,，F(xiàn)IFO（先進(jìn)先出隊(duì)列）被應(yīng)用在發(fā)送路徑中來補(bǔ)償發(fā)送電路和接收電路之間的任何PPM頻率差異,。根據(jù)數(shù)據(jù)包大小和FIFO中輸入的數(shù)量，可看到時(shí)延的抖動(dòng)非常小,。

　?。ㄕ堊⒁猓寒?dāng)PHY用于基于精確時(shí)間協(xié)議（PTP）的時(shí)間戳應(yīng)用時(shí)，F(xiàn)IFO的出現(xiàn)不會(huì)影響時(shí)間戳的準(zhǔn)確性,。時(shí)間戳處理靠近網(wǎng)線這端,，避免了FIFO不確定性的影響。）

　　滿足未來 1000BASE-T 的要求

　　雖然100BASE-TX 的速度足以滿足今天大部分工廠應(yīng)用的需求,，但對(duì)于支持1000BASE-T的需求仍在不斷增長,。由于工業(yè)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的安裝要求大量的資金投入，采用不會(huì)過時(shí)的,、可滿足1000BASE-T網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)要求的PHY設(shè)備非常重要,。Marvell 88E1510P/1512P/1510Q 系列 PHY 產(chǎn)品可支持10BASE-T、 100BASE-TX 和 1000BASE-T標(biāo)準(zhǔn),。1000BASE-T 模式下時(shí)延范圍的測試結(jié)果如下：

　　圖四：在 1000BASE-T 下觀察到的總體時(shí)延也低于400ns

　　較寬的工業(yè)級(jí)溫度范圍和ESD支持

　　在工業(yè)環(huán)境中,，要控制工廠的地面溫度非常困難，而周圍的設(shè)備也在高溫環(huán)境中運(yùn)行,，且難以進(jìn)行有效的通風(fēng)散熱,。通過以太網(wǎng)連接的工業(yè)電機(jī)和機(jī)器人往往需要在高溫環(huán)境中焊接金屬，

　　圖五：PHY等以太網(wǎng)部件需要在極端溫度條件下運(yùn)行

　　這要求PHY能夠在持續(xù)性高溫環(huán)境下運(yùn)行（超過若干小時(shí)）,。Marvell 88E1510P/1512P/1510Q 系列PHY產(chǎn)品專為在-40℃到85℃的環(huán)境溫度范圍內(nèi)運(yùn)行而設(shè)計(jì)（或最大結(jié)溫溫度Tj125℃）,。

　　除了高溫之外，工業(yè)環(huán)境還可能導(dǎo)致機(jī)械內(nèi)部電荷的累積,。為了防止高電壓沖擊,，Marvell PHY備有強(qiáng)化的ESD保護(hù)電路,。我們在一些最大型的工業(yè)電子OEM的嚴(yán)格測試環(huán)境中對(duì)Marvell PHY進(jìn)行了測試，并獲得了他們對(duì)器件ESD能力的認(rèn)可,。

　　封裝和接口選擇

　　Marvell 88E1510P/1512P/1510Q 系列 PHY 采用 48 引腳或 56 引腳 QFN 封裝,，同時(shí)提供一系列MAC接口選項(xiàng)，例如RGMII,、MII 和 SGMII,。如需了解特定產(chǎn)品特性信息，請參看產(chǎn)品選擇導(dǎo)覽,。

　　綜上所述,，可提供增強(qiáng)ESD保護(hù)、低時(shí)延,，并在較寬工業(yè)級(jí)溫度范圍內(nèi)運(yùn)行的硬件互連在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中越來越受歡迎,，Marvell 88E1510P/1512P/1510Q 系列PHY可提供這些核心優(yōu)勢，從而可部署在任何實(shí)時(shí)的工業(yè)以太網(wǎng)中,。