Feldkommunikation

Gigabit-Ethernet-PHYs für echtzeitfähige Industrie-4.0-Anwendungen

| Redakteur: Ines Näther

Die neue Familie industrieller Gigabit-Ethernet-PHYs erfüllt strengste EMI/EMV-Spezifikationen und sorgt für maximale Designflexibilität bei robusten Industrie-Anwendungen.
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Die neue Familie industrieller Gigabit-Ethernet-PHYs erfüllt strengste EMI/EMV-Spezifikationen und sorgt für maximale Designflexibilität bei robusten Industrie-Anwendungen. (Bild: TI)

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Texas Instruments hat auf einer Pressveranstaltung industrielle Gigabit-Ethernet-PHYs (Physical Layers) vorgestellt. Die neue Technologie, 2015 entwickelt, soll sich durch die geringste Latenz und die höchste Beständigkeit gegen elektrostatische Entladungen (Electrostatic Discharge – ESD) der Industrie auszeichnen.

„Aus insgesamt sechs Bausteinen bestehend, gibt die neue Familie Ingenieuren die Möglichkeit, robuste Fabrikautomations-Systeme, Antriebe, sowie Prüf- und Messsysteme mit echtzeitfähigen Industrial Internet of Things-Funktionen (IIoT) auszustatten“, berichtet Elizabete de Freitas, EMEA Industrial System Applications Manager bei TI. Die DP83867-Familie erfüllt dabei strenge Standards in Sachen EMI (elektromagnetische Interferenzen) und EMV (elektromagnetische Verträglichkeit) und senkt außerdem den Stromverbrauch. Mit mehreren Temperatur-, MAC-Interface- (Media Access Control) und Gehäuseoptionen bietet sie den Designern nicht zuletzt Flexibilität.

Wichtige Eigenschaften und Vorteile der industriellen Gigabit-Ethernet-PHYs DP83867:

• Geringste Latenz der Industrie: Die Latenz beträgt weniger als 400 ns bei 1.000 MBit/s und 100 MBit/s und ist damit um 50 % besser als der Wettbewerb. Hierdurch verringern sich die Controller-Zykluszeiten, was die Echtzeit-Eigenschaften von IEEE 802.3-Ethernet-Verbindungen in industriellen Systemen verbessert.

• Industrieweit höchste ESD-Beständigkeit: Der ESD-Schutz reicht bis über 8 kV. Er übertrifft damit die Anforderungen der Norm IEC 6100-4-2 und sei viermal besser als der Wettbewerb. Durch die wirksame Abschirmung gegenüber Hochspannungs-Störungen reduziert die hohe ESD-Beständigkeit die Ausfallrate von Industrie-4.0-Systemen.

• EMI-Eindämmung: Die DP83867-Familie übertrifft die strengen EMI/EMV-Vorgaben der International Electrotechnical Commission (IEC), des Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques (CISPR) und der Europäischen Normen (EN). Indem sie die Prüfstandards gemäß EN55011/CISPR11 Klasse B übertrifft, verleiht die DP83867-Familie den Designern größere Reserven, sodass sie schneller in die Produktion gehen können.

• Senkung des Stromverbrauchs: Die Wake-on-LAN-Funktionalität (WoL) und die Power-Down-Modi sparen Energie, wenn sich das System im Standby-Status befindet. Hinzu kommt die weniger als 460 mW betragende Leistungsaufnahme der DP83867-Familie im aktiven Zustand – das sind mindestens 30 % weniger als der Wettbewerb.

• Skalierbarkeit über den Temperaturbereich: Die DP83867-Familie bietet Optionen, mit denen Designer für den gesamten Temperaturbereich von -40 °C bis +105 °C entwickeln können. Sie haben deshalb die Möglichkeit, ein und dasselbe Design für unterschiedliche Temperaturumgebungen vom kommerziellen bis zum industriellen Temperaturbereich anzupassen.

Tools und Support für ein zügigeres Design

Die im TI Store und bei autorisierten Distributoren lieferbare Evaluation Module (EVMs) ermöglichen Designern ein schnelles und einfaches Evaluieren der neuen Bausteine. Das DP83867IRPAP-EVM mit Unterstützung für das Gigabit Media Independent Interface (GMII) und das Reduced GMII (RGMII) kostet 199,- US-Dollar. Das DP83867ERGZ-R-EVM mit RGMII-Unterstützung wird zum gleichen Preis angeboten. Zur weiteren Beschleunigung der Evaluierung können Designer IBIS-Modelle und das JTAG BSDL-Modell herunterladen.

Als Starthilfe für ihre Designs steht Entwicklern das EMI/EMV-konforme, für den industriellen Temperaturbereich geeignete Gigabit-Ethernet-Referenzdesign zur Verfügung. Dieses enthält den Sitara AM335x-Prozessor mit Integriertem Ethernet-MAC und Switch.

Im Ethernet Forum der TI E2E Community haben Ingenieure Gelegenheit, nach Lösungen zu suchen, Hilfe einzuholen, ihr Wissen zu teilen und zusammen mit anderen Ingenieuren und TI-Experten Probleme zu lösen.

Gehäuse, Verfügbarkeit und Preise

Die industrielle Gigabit-Ethernet-PHY-Familie DP83867 ist zu Preisen ab 4,40 US-Dollar (ab 1.000 Stück) lieferbar. Designer haben dabei die Wahl zwischen zwei Gehäuseoptionen – einem QFN-Gehäuse (Quad-Flat No-Lead) mit 48 Pins für Anwendungen mit beengten Platzverhältnissen und einem auf Benutzerfreundlichkeit optimierten QFP-64-Gehäuse (Quad Flat Package).

Abgesehen von verschiedenen Temperaturbereichs-Optionen stehen mehrere 1:1 pinkompatible MAC-Interface-Optionen zur Auswahl. Dies verleiht Designern die Flexibilität zur Anbindung an verschiedene Prozessoren oder FPGAs (Field Programmable Gate Arrays). Die Temperatur- und MAC-Interface-Optionen helfen außerdem den Designern von nicht-industrieller vernetzten Applikationen (z. B. IP-basierte Netzwerkkameras, Set-Top-Boxen oder Computer-Applikationen), der wachsenden Nachfrage nach robuster Konnektivität in ihren Produkten gerecht zu werden.

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