ZHCAEJ9 October   2024 AM2434

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
    1. 1.1 工厂中的实时通信
    2. 1.2 工业协议
    3. 1.3 串行和基于以太网的通信协议
  5. 2工业协议
    1. 2.1 基于以太网的通信协议
    2. 2.2 网络拓扑
    3. 2.3 OSI 层模型
    4. 2.4 工业以太网系统方框图
      1. 2.4.1 两端口器件
      2. 2.4.2 单端口控制器
    5. 2.5 以太网物理层 (PHY)
    6. 2.6 媒体访问控制 (MAC)
      1. 2.6.1 器件 MAC
      2. 2.6.2 控制器 MAC
    7. 2.7 工业协议栈
    8. 2.8 工业通信软件开发套件 (SDK)
    9. 2.9 使用 AM243x 处理器的 EtherCAT 器件示例
  6. 3结语

2.6.1 器件 MAC

对于器件来说，很多时候会使用三端口交换机。三端口交换机包括两个物理端口和一个通过共享存储器接口连接到主机 CPU 的端口。

三端口交换机通过两个物理端口接收和发送工业以太网数据包。当交换机从端口 1 接收到以太网电报时，它会做出转发决策，要么将电报放入主机 CPU 的共享 RAM 接口，要么通过端口 2 将电报发送出去。如果以太网帧是广播帧，则同时执行这两项操作，将以太网帧放入共享 RAM 中并进行转发。

工业以太网器件的工业以太网 MAC 通常在表 2-3 中所示的以下一种帧处理模式下工作。

表 2-3 帧处理模式
MAC 帧处理模式 说明 示例
即时 接收以太网帧时将由 MAC 处理该帧。MAC 可以提取以太网帧的字节，或在不更改帧长度的情况下将字节插入以太网帧。MAC 会在帧末尾更新 CRC 校验和，以反映任何修改。
端口到端口的典型延迟小于 1µs（以 100Mbps 的速度运行）。		 EtherCAT 器件
直通 MAC 接收以太网帧的前一部分字节，通常是 16 至 32 个字节。然后，MAC 分析目标 MAC 和以太网帧类型以获得转发决策。一旦确定了帧的目标端口，就会将帧转发，同时继续接收数据包的其余部分。
端口 1 到端口 2 的延迟取决于以太网速度，范围为 1.5µs（1Gbit 速度时）至 4µs（100Mbit 速度时）。		 PROFINET 和 EtherNet/IP
存储并转发 这是一种传统的 MAC 模式，标准 PC 中的许多网络接口卡 (NIC) 都支持该模式。
MAC 接收整个以太网帧，然后仅执行转发决策。
因此，端口 1 到端口 2 的延迟取决于以太网帧的大小。1Gbit 时的转发延迟为 12.5µs，100Mbit 时为 125µs。		 标准以太网网卡

表 2-4 展示了某些工业协议使用的其他 MAC 特性。

表 2-4 MAC 特性
MAC 模式 说明 示例
时间触发发送 (TTS) 这是 MAC 中的一种特定模式，用于在过程周期内对传输进行精确计时。
MAC 将以太网帧连同传输时间一起预加载到发送 FIFO 中。一旦传输时间结束，MAC 就开始传输。该方法用于在时间同步架构中模拟特定模式时隙，以及用于时间同步		 EtherCAT 控制器、Profinet IRT、TSN
时间戳 MAC 捕获已接收或已发送以太网帧的时间戳。时间戳发生在 MAC 中。也有一些以太网 PHY 包含 1588 时间戳协议。
也可以在处理器侧的以太网协议栈或在工业以太网 MAC 中完成 IEEE1588。		 IEEE 1588、Profinet PTCP、TSN gPTP