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以太网交换芯片用于交换处理大量数据和报纸转发

2022-07-18 10:31 来源:智安物联网

可靠稳定的通信互联网是工业自动化的命脉。考虑到工业设备中有大量的传感器BQ27410DRZR-G1和执行器,工业现实场景中有各种系统和无数的传统网关来传输和转换整个过程的数据。必须考虑工业自动化IT该系统需要开放数据访问和实时控制。

工业以太网在提高大量数据传输的效率和同步性方面发挥了重要作用。在硬件设备方面,以太网交换设备由以太网交换芯片,CPU,PHY,PCB,接口/端口子系统等组成,其中以太网交换芯片是其中一个很重要的部件。以太网交换芯片是网络应用优化的专用集成电路,用于交换处理大量数据和报纸转发。通常,大型交换芯片供应商对商业用户的芯片产品协议有更全面的支持和更强大的功能。

集成交换芯片

以太网的第二层通常是网络交换功能MAC早期以太网交换芯片通常只是MAC然后通过以太网的第一层PHY物理芯片实现了真正的以太网连接。(PHY)和链路层(MAC)集成网络交换芯片应用广泛。

目前对于10M/100M许多交换芯片在10点实现了集成G交换芯片和普通交换机的千兆口,通常使用特殊的物理芯片。说到以太网连接,它必须是必要的Broadcom,Broadcom在以太网交换芯片领域长期处于领先地位,其以太网交换设备/交换芯片也是业内最完整的。

要说集成,Broadcom的Roboswitch以太网交换方案采用5-24端口配置架构,支持快速以太网和千兆以太网(GbE)。在这些高速以太网和千兆以太网交换方案中,高速交换系统的所有功能(包括数据包缓冲区、物理收发器和媒体访问控制器)(MAC),基于端口速度控制和非阻塞交换结构的地址管理)CMOS在工业应用中,这种集成度也相当高。

为了保证协同工作中的高数据处理能力,交换芯片的内部逻辑通道极其复杂,大厂行业的领先结构将支持100M/1GE/2.5GE和10GE各种速度,使用2.5GbE/10GbE实现高速上行链路连接。集成交换芯片CPU设计支持级联模式,不添加外部处理器CPU管理交换平台。

在数据中心场景和深度学习网络应用中,交换芯片的集成度会更高,比如市场上最集成的带宽StrataXGS集成的单芯片可以从几千兆扩展到几千兆。

多协议支持

众所周知,支持多协议交换芯片在工业应用中无疑更受欢迎,节省了很多设计麻烦。ADI的FIDO5100以及FIDO5200两个多协议支持的交换芯片是通过个性化设置和从主机处理器下载的固件支持所需的协议。该固件包含在实时以太网多协议交换机驱动程序中,并在上电时下载。

可扩展和灵活的配置使交换芯片很容易连接到任何主机处理器,然后使用提供特定协议的设备驱动器来实现灵活的系统划分,或更自由地使用任何供应商的协议堆栈,只需集成协议堆栈和多协议交换芯片驱动程序。多协议交换芯片的支持大大提高了工业自动化场景的效率。

高效的数据传输和实时需求

无论发展趋势如何,交换芯片的高效传输和低延迟从未改变。特别是在工业应用中,实时要求非常严格。以上内容FIDO定时器控制单元系列TCU,支持低至12个工业以太网协议的同步机制.5μs的EtherCAT周期时间和低至31.25μs的PROFINET周期时间。

Microchip的单芯片VSC75XTSN系列集成对IEEE1588v时间协议准确(PTP)完整的硬件支持,包括所有的硬件支持,包括PHY-MAC硬件时间戳和高分辨率硬件PTP时钟为一系列工业以太网应用程序提供亚微秒同步。实时高效连接的需求促进了交换芯片的高效传输,延迟了较低的同步发展。

小结

随着网络从传统的现场总线和4mA至20mA在设计和实现阶段,连接转向工业以太网存在诸多挑战,也促进了以太网交换芯片的升级。功能强大、灵活性高的交换芯片使工业应用更接近理想的工业以太网连接。

责任编辑:石旭