Układy komunikacyjne dla Ethernetu

Dobór odpowiedniego kontrolera komunikacji sieciowej zależy przede wszystkim od specyfiki danej aplikacji. W niektórych aplikacjach wystarczy prosty kontroler sterowany przez SPI, w innych konieczna będzie wersja z interfejsem USB, zaś w przypadku tworzenia sieci, składającej się z kilku stacji roboczych, wymaganą przepustowość może przynieść wykorzystanie przełącznika sieciowego. Warto poznać dostępne rodzaje układów i ich podstawowe parametry, by wybór był prostszy.

Dodaj do ulubionych źródeł w Google
Posłuchaj
00:00

Producenci chipów opracowali całą gamę produktów wspierających komunikację ethernetową. Wraz z kontrolerami zapewniającymi obsługę warstwy fizycznej i łącza danych, często dostarczają też biblioteki i sterowniki, umożliwiające programową implementację pełnego stosu protokołów komunikacyjnych. Pozwala to zaoszczędzić sporo czasu podczas tworzenia własnego projektu. Przyjrzyjmy się różnym typom układów wspierającym komunikację przez Ethernet firmy Microchip - jednego z największych światowych producentów tego typu produktów.

Kontrolery Ethernet

Kontrolery Ethernet to układy zapewniające obsługę najniższych warstw komunikacji sieciowej modelu ISO - warstwy fizycznej oraz łącza danych (m.in. adresacja MAC). W zależności od modelu, wyposażone są w różne rodzaje interfejsu obsługi - zazwyczaj jest to SPI, PCI lub interfejs równoległy, taki jak dla zewnętrznych układów pamięci SRAM. Typ interfejsu determinuje maksymalną szybkość wymiany danych między kontrolerem i mikroprocesorem, a co za tym idzie, również transmisji danych w sieci.

Na rynku znaleźć można zarówno prostsze modele wyposażone w interfejs SPI i obsługujące komunikację Ethernet w standardzie 10Base-T, które są idealne do podstawowych zastosowań, jak i urządzenia z wieloma dodatkowymi funkcjonalnościami związanymi m.in. z filtrowaniem ruchu sieciowego, szyfrowaniem wiadomości czy zarządzeniem zużycia energii.

Przykładem prostego kontrolera jest ENC28J60. Świetnie nadaje się on do zastosowań przemysłowych, ponieważ może pracować przy temperaturze otoczenia od -40 do 85°C. Jako przykład bardziej zaawansowanego układu przytoczyć można LAN91C111, który wspiera komunikację w standardzie Ethernet 100Base-TX i wyposażony jest w 16-/32-bitowy interfejs równoległy.

Kontrolery USB-Ethernet

Innym popularnym typem układu jest kontroler Ethernet wyposażony w interfejs USB. Takie rozwiązanie pozwala na szybką wymianę danych pomiędzy kontrolerem a mikroprocesorem, może zostać również wykorzystane do realizacji adaptera USB-Ethernet, mogącego pełnić m.in. funkcję zewnętrznej karty sieciowej.

Przykładem takiego układu jest LAN7800, który obsługuje komunikację ethernetową w standardach 10Base-T, 100Base-TX oraz 1000Base-T, zaś wymiana danych z kontrolerem odbywa się przez interfejs USB 3.1 Gen 1, umożliwiający transmisję z szybkością do 5 Gbit/s. Całość mieści się w obudowie QFN48 o wymiarach 6×6 mm. LAN7800 może pracować w przemysłowym zakresie temperatur od -40 do 85°C. Producent przygotował sterowniki, pozwalające na obsługę układu w popularnych systemach operacyjnych: Linux, Windows oraz macOS.

Przełączniki sieciowe

Przełączniki sieciowe (switche) to urządzenia, które wykorzystuje się, gdy zachodzi potrzeba połączenia ze sobą kilku segmentów sieci lub po prostu kilku stacji roboczych. W przeciwieństwie do koncentratorów (hubów) nie przesyłają one sygnału elektrycznego z jednego portu do wszystkich pozostałych, lecz jedynie do docelowego segmentu sieci, w którym znajduje się adresat wiadomości. Pozwala to ograniczyć liczbę możliwych kolizji oraz uzyskać większą rzeczywistą szybkość transmisji danych. Jednocześnie minimalizuje niepożądaną w zastosowaniach przemysłowych niedeterministyczność sieci Ethernet i związane z nią utrudnienie w realizacji komunikacji w czasie rzeczywistym.

Przełącznik działa w warstwie łącza danych - analizuje adresy MAC nadawcy oraz odbiorcy wiadomości. W ofercie Microchip są przełączniki obsługujące od trzech do dziewięciu portów Ethernet. Typowym przykładem jest LAN9303, wyposażony w trzy porty Ethernet i obsługujący interfejsy MII (Media Independent Interface), RMII (Reduced MII) oraz Turbo MII. Model ten ma wewnętrzny bufor pamięci RAM o pojemności 32 KB oraz tablicę skojarzeń zawierającą do 512 wpisów. Dostęp do jego wewnętrznych rejestrów jest możliwy poprzez interfejs I²C lub SMI (w kanale Ethernet). Może pracować w przemysłowym zakresie temperatur od -40 do 85°C i dostarczany jest w obudowie QFN z 56 wyprowadzeniami, o wymiarach 8×8 mm.

Transceivery Ethernet

Transceivery Ethernet to układy nadawczo-odbiorcze pracujące w najniższej, fizycznej warstwie komunikacji sieciowej. Z urządzeniami wyższych warstw sieci komunikują się poprzez interfejs MII lub jego nowsze wersje - RMII lub Turbo MII. Takim układem jest LAN8710A, o bardzo niskim poziomie poboru mocy. Obsługuje on standard IEEE 802.3az (określany jako Green Ethernet lub Energy Efficient Ethernet) oraz funkcjonalność Wake-on-LAN. Wspiera komunikację w standardach 10Base-T oraz 100Base-TX. Dostarczany jest w obudowie QFN32. Może pracować w przemysłowym zakresie temperatur od -40 do 85°C.

Podsumowanie

W wielu systemach mikroprocesorowych, nie tylko tych zaliczanych do kategorii IoT, zdolność obsługi komunikacji ethernetowej stała się już standardem. Z takim wymogiem można spotkać się zarówno przy projektowaniu zestawów przemysłowych, jak i domowych systemów rozrywkowych. W ofercie firmy Transfer Multisort Elektronik, oficjalnego dystrybutora Microchipa dostępne są różne typy układów, wspierające komunikację Ethernet. Więcej informacji można znaleźć na stronie www.tme.eu.

Transfer Multisort Elektronik sp. z o.o.
www.tme.pl

Chcesz częściej widzieć nasze artykuły w Google? Dodaj ElektronikaB2B do ulubionych źródeł
Powiązane treści
Ebyte - moduły komunikacyjne
Wady synchronizacji opartej na odbiornikach GNSS i sieci Ethernet NTP/PTP
Komponenty sieci przemysłowych czyli Ethernet po kablu, światłowodem lub bezprzewodowo
Zobacz więcej w kategorii: Prezentacje firmowe
Zasilanie
Zasilacze buforowe - ciągłość pracy po zaniku zasilania
PCB
Optymalizacja czasu realizacji prototypów PCB w procesach przedprodukcyjnych
Komponenty
Komponenty DNP w zestawieniu BOM – zasady prawidłowej specyfikacji części nieobsadzanych
Elektromechanika
Samobalansujący egzoszkielet Project MARCH – innowacje w elektronice i sterowaniu
Produkcja elektroniki
Rochester Electronics wprowadza Through Life Support 360™ (TLS360™), aby zwiększyć pewność w zakresie cyklu życia półprzewodników
Optoelektronika
Wyświetlacze w ładowarkach samochodów elektrycznych
Zobacz więcej z tagiem: Komunikacja
Technika
Qualcomm Technologies rozszerza ofertę układów SoC Wi-Fi do zastosowań w IoT
Gospodarka
Polska technologia dla bezpieczeństwa publicznego - wsparcie Systemu Ostrzegania i Alarmowania PSP
Prezentacje firmowe
Bezpieczeństwo w magazynie bez ryzyka: Jak w praktyce przetestować system UWB przed pełnym wdrożeniem?

Zobaczyć obiekt oczami radaru, czyli dlaczego potrzebujemy laboratorium do pomiarów RCS?

Radar postrzega świat inaczej niż człowiek. Zamiast obrazu tworzonego przez światło widzialne rejestruje echo wysłanej fali elektromagnetycznej. Na odpowiedź radarową obiektu wpływają nie tylko jego rozmiary, lecz także kształt, zastosowane materiały, częstotliwość oraz kierunek obserwacji. Dlatego dwa przedmioty o podobnych wymiarach mogą być dla radaru widoczne zupełnie inaczej. Jak zatem sprawdzić, co radar rzeczywiście "widzi"? Służą temu pomiary RCS, prowadzone między innymi w specjalistycznych laboratoriach, które zapewniają kontrolowane i powtarzalne warunki oraz umożliwiają uzyskanie dokładności wymaganej w danym zastosowaniu.
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów