10BASE-T1L MAC-PHY如何简化低功耗处理器以太网连接
作者：maurice o'brien and volker goller
介绍
本文介绍如何使用 10base-t1l mac-phy 连接到更多数量的低功耗现场或边缘设备。它还将详细介绍何时使用 mac-phy 与 10base-t1l phy 以及这些系统如何满足未来以太网连接制造和建筑安装的要求。
背景
单对以太网 10base-t1l 用例（包括以太网 apl）在将更多设备连接到以太网网络的需求的推动下，继续在过程、工厂和楼宇自动化应用中扩展。随着更多设备的连接，更丰富的数据集可用于更高级别的管理系统，从而显着提高生产力，同时降低运营成本和能耗。以太网到现场或边缘的愿景是将所有传感器和执行器连接到融合的it/ot网络。为了实现这一愿景，存在系统工程挑战，因为其中一些传感器在功率和空间方面受到限制。低功耗和超低功耗微控制器市场不断增长，这些微控制器具有重要的内部存储器功能，适用于传感器和执行器应用。但这些处理器中的大多数都有一个共同点 - 没有集成的以太网mac，它们不支持mii，rmii或rgmii媒体独立（以太网）接口。传统的 phy 无法连接到这些处理器。
为什么使用 10base-t1l mac-phy
为了能够与越来越多的低功耗设备建立长距离以太网连接，需要 10base-t1l mac-phy。使用 10base-t1l mac-phy，通过 spi 向处理器提供以太网连接，无需集成 mac，从而减轻处理器的负担。mac 功能现在直接与 10base-t1l phy 集成。10base-t1l mac-phy 支持各种超低功耗处理器，为设备架构师提供了更大的灵活性和选择。通过优化应用分区，10base-t1l mac-phy 通过过程工业中称为以太网 apl 的 0 区本质安全部署实现低功耗现场设备。在智能建筑应用中，mac-phy将使更多低功耗设备连接到以太网网络。智能建筑应用包括暖通空调系统、消防安全系统、访问控制、ip 摄像机、电梯系统和状态监控。
10base-t1l mac-phy 高级数据包过滤
mac 功能与 10base-t1l phy 的集成提供了优化网络上以太网流量的新功能。具有高级数据包过滤功能的 10base-t1l mac-phy 将显著减少处理广播和组播流量的开销，同时将处理器从此任务中解放出来。按目标 mac 地址过滤是关键。mac-phy 可以支持使用多达 16 个单播或组播 mac 地址进行过滤，而不仅仅是单个 mac 地址。此外，两个 mac 地址支持地址屏蔽。这提供了很大的自由度，过滤设备地址以及通常支持的组播地址，如lldp（链路层发现协议）。通过支持更高优先级的额外队列，可以对某些消息进行优先级排序，从而获得改进的延迟和健壮性。帧的优先级可以通过 mac 过滤表来标识。例如，可以将广播消息馈送到较低优先级的队列中，并将单播馈送到较高优先级的队列中，以防止接收器因广播风暴或流量激增而过载。这些 mac-phy 滤波功能可实现网络负载稳健的设备。mac 还收集帧统计信息，以帮助监控网络流量和链路质量（请参阅图 1）。
图1.10base-t1l mac-phy 通过高级数据包过滤功能显著降低了设备的功耗和复杂性。
mac-phy 中的 mac 还支持 ieee 1588，因此支持 802.1as 时间同步，这是过程自动化所需的。mac-phy 支持同步计数器、接收消息的时间戳和传输消息的时间戳捕获。这大大降低了软件设计的复杂性，因为除了mac-phy本身之外，不需要进一步的硬件支持来实现时间同步。mac可以生成定时到同步计数器的输出波形，该波形可用于同步外部应用程序级操作。spi 接口支持 open alliance 10base-t1x mac-phy 串行接口。开放联盟 spi 是一种非常有效的新型 spi 协议，专为与 mac-phy 一起使用而设计。
何时使用 10base-t1l mac-phy 和 10base-t1l phy
10base-t1l phy 和 10base-t1l mac-phy 在不同的用例中都具有显著的优势。对于功耗关键型应用，10base-t1l mac-phy 在主机处理器的选择上提供了更大的灵活性，包括没有集成 mac 的超低功耗处理器，从而降低了系统功耗。升级现有设备以添加以太网连接时，10base-t1l mac-phy 提供了重用现有处理器并通过 spi 端口添加以太网连接的途径，无需迁移到具有集成 mac 的更大处理器。
对于现场或边缘设备需要可能已经具有集成 mac 的高性能处理器的高性能应用，具有 mii、rmii 和 rgmii mac 接口的 10base-t1l phy 允许快速开发 10base-t1l phy。这是通过重用现有的 mac 接口驱动程序来添加以太网连接来完成的（请参阅图 2）。
图2.mac-phy 与 phy 在 10base-t1l 连接方面的优势比较。
提高未来以太网连接过程安装的灵活性
随着 10base-t1l phy（adin1100） 和 10base-t1l mac-phy （adin1110） 的推出，器件架构师现在可以提高灵活性，以满足未来以太网连接制造安装的要求。超低功耗设备和高性能设备可以部署在同一以太网网络上，并符合危险区域用例要求的严格最大功率限制。10base-t1l 电源开关和 10base-t1l 现场交换机需要坚固耐用的低功耗 10base-t1l phy 与工业以太网交换机配合使用，以部署中继和杂散网络拓扑，通过单根双绞线电缆（包括危险区域用例）提供电源和数据。
现场设备连接需要 10base-t1l phy 和 10base-t1l mac-phy，以实现与各种现场设备的以太网连接。更高功率的现场设备，包括流量计，将使用高性能处理器，集成mac和10base-t1l phy。低功耗现场设备，包括具有未集成mac的超低功耗处理器的温度传感器，将使用10base-t1l mac-phy通过spi接口与处理器进行以太网连接（参见图3）。
图3.用于过程自动化的中继和支散网络拓扑，采用 10base-t1l mac-phy 和 10base-t1l phy。
10base-t1l phy 和 10base-t1l mac-phy 主要特性的比较
adi公司的10base-t1l mac-phyadin1110通过spi接口实现低功耗以太网连接到主机处理器，功耗仅为42 mw。adin1110支持开放联盟10base-t1x mac-phy串行接口，用于时钟速度为25 mhz的全双工spi通信。adin1100是adi公司的10base-t1l phy，可通过mii、rmii和rgmii mac接口实现低功耗以太网连接，以低功耗仅为39 mw的主机处理器，请参见表1，了解adin1100 10base-t1l phy和adin1110 10base-t1l mac-phy的比较。这两款产品均基于 10base-t1l 内核功能，采用全双工、直流平衡、点对点通信方案，采用 pam 3 调制，符号速率为 7.5 mbd，采用 4b3t 编码。10base-t1l 支持两种幅度模式：2.4 v 峰峰值（长达 1000 m 的电缆）和 1.0 v 峰峰值（缩短距离）。1.0 v峰峰值幅度模式意味着这种新的物理层技术也可用于防爆（防爆）系统的环境，并满足严格的最大能量限制。
部分 adin1100 adin1110
10碱-t1l 层 10碱-t1l 麦克菲
接口 mii， rmii， rgmii spi
集成式 mac 不 是的
支持本质安全 是的 是的
功耗 39毫瓦 42毫瓦
自动协商功能 是的 是的
片上先进先出 不 20 kb 接收/8 kb 发送
mac 过滤器 （16 条目） 不 是的
确定流量的优先级 不 是的
ieee 1588 时间戳支持 不 是的
温度范围 –40°c 至 +105°c –40°c 至 +105°c
包 40 导联 lfcsp 40 导联 lfcsp
总结
10 mb以太网物理层（10base-t1l）与两根长达1公里的电线上的电力传输（工程电源/ podl / spoe）相结合，将使新型以太网连接设备能够产生更高价值的见解，现在可以通过转换后的it/ot以太网网络更轻松地访问这些见解。这些新见解将提高生产率并降低过程和工厂自动化应用中的能耗。在楼宇自动化应用中，这些新的见解将实现更高水平的能源效率、安全性和舒适性。因此，10base-t1l mac-phy将加速低功耗器件的可用性。
DC-DC升压正负双输出高压电源模块的产品介绍
区块链生态系统中的数据为何会外逃
物联网走进我们的生活之十大应用体现
16位逐次逼近型ADC ADS8344的性能特点及典型应用分析
激光电视领域4K百寸大屏+优质抗光屏价格首次杀入万元以内
10BASE-T1L MAC-PHY如何简化低功耗处理器以太网连接
30年老师傅整理的学习PLC编程思路和方法！
IS42G32256-89-PQ存储器各引脚功能
一文汇总MEMS的发展与应用
如何通过智能联接来创造更高的价值？
无电池式低功耗蓝牙Beacon：采用能量采集技术的BLE
Intersil推出系列新的电压逻辑电平转换器（VLT）
人工智能教育是什么意思
可穿戴设备走向独立、智能化过程中该如何解决续航问题
如何有效提升网格经营业绩——“客户引流”
英特尔芯片的制程工艺慢在哪里?
软件性能测试的优势
无人机反制光电探测系统的应用优势是什么
为粤港澳三地的综合运输提供了可靠性供电的110千伏人工岛输变电工程
信仰还是性价比？华为荣耀v9和华为p10你选谁？
介绍
本文介绍如何使用 10base-t1l mac-phy 连接到更多数量的低功耗现场或边缘设备。它还将详细介绍何时使用 mac-phy 与 10base-t1l phy 以及这些系统如何满足未来以太网连接制造和建筑安装的要求。
背景
单对以太网 10base-t1l 用例（包括以太网 apl）在将更多设备连接到以太网网络的需求的推动下，继续在过程、工厂和楼宇自动化应用中扩展。随着更多设备的连接，更丰富的数据集可用于更高级别的管理系统，从而显着提高生产力，同时降低运营成本和能耗。以太网到现场或边缘的愿景是将所有传感器和执行器连接到融合的it/ot网络。为了实现这一愿景，存在系统工程挑战，因为其中一些传感器在功率和空间方面受到限制。低功耗和超低功耗微控制器市场不断增长，这些微控制器具有重要的内部存储器功能，适用于传感器和执行器应用。但这些处理器中的大多数都有一个共同点 - 没有集成的以太网mac，它们不支持mii，rmii或rgmii媒体独立（以太网）接口。传统的 phy 无法连接到这些处理器。
为什么使用 10base-t1l mac-phy
为了能够与越来越多的低功耗设备建立长距离以太网连接，需要 10base-t1l mac-phy。使用 10base-t1l mac-phy，通过 spi 向处理器提供以太网连接，无需集成 mac，从而减轻处理器的负担。mac 功能现在直接与 10base-t1l phy 集成。10base-t1l mac-phy 支持各种超低功耗处理器，为设备架构师提供了更大的灵活性和选择。通过优化应用分区，10base-t1l mac-phy 通过过程工业中称为以太网 apl 的 0 区本质安全部署实现低功耗现场设备。在智能建筑应用中，mac-phy将使更多低功耗设备连接到以太网网络。智能建筑应用包括暖通空调系统、消防安全系统、访问控制、ip 摄像机、电梯系统和状态监控。
10base-t1l mac-phy 高级数据包过滤
mac 功能与 10base-t1l phy 的集成提供了优化网络上以太网流量的新功能。具有高级数据包过滤功能的 10base-t1l mac-phy 将显著减少处理广播和组播流量的开销，同时将处理器从此任务中解放出来。按目标 mac 地址过滤是关键。mac-phy 可以支持使用多达 16 个单播或组播 mac 地址进行过滤，而不仅仅是单个 mac 地址。此外，两个 mac 地址支持地址屏蔽。这提供了很大的自由度，过滤设备地址以及通常支持的组播地址，如lldp（链路层发现协议）。通过支持更高优先级的额外队列，可以对某些消息进行优先级排序，从而获得改进的延迟和健壮性。帧的优先级可以通过 mac 过滤表来标识。例如，可以将广播消息馈送到较低优先级的队列中，并将单播馈送到较高优先级的队列中，以防止接收器因广播风暴或流量激增而过载。这些 mac-phy 滤波功能可实现网络负载稳健的设备。mac 还收集帧统计信息，以帮助监控网络流量和链路质量（请参阅图 1）。
图1.10base-t1l mac-phy 通过高级数据包过滤功能显著降低了设备的功耗和复杂性。
mac-phy 中的 mac 还支持 ieee 1588，因此支持 802.1as 时间同步，这是过程自动化所需的。mac-phy 支持同步计数器、接收消息的时间戳和传输消息的时间戳捕获。这大大降低了软件设计的复杂性，因为除了mac-phy本身之外，不需要进一步的硬件支持来实现时间同步。mac可以生成定时到同步计数器的输出波形，该波形可用于同步外部应用程序级操作。spi 接口支持 open alliance 10base-t1x mac-phy 串行接口。开放联盟 spi 是一种非常有效的新型 spi 协议，专为与 mac-phy 一起使用而设计。
何时使用 10base-t1l mac-phy 和 10base-t1l phy
10base-t1l phy 和 10base-t1l mac-phy 在不同的用例中都具有显著的优势。对于功耗关键型应用，10base-t1l mac-phy 在主机处理器的选择上提供了更大的灵活性，包括没有集成 mac 的超低功耗处理器，从而降低了系统功耗。升级现有设备以添加以太网连接时，10base-t1l mac-phy 提供了重用现有处理器并通过 spi 端口添加以太网连接的途径，无需迁移到具有集成 mac 的更大处理器。
对于现场或边缘设备需要可能已经具有集成 mac 的高性能处理器的高性能应用，具有 mii、rmii 和 rgmii mac 接口的 10base-t1l phy 允许快速开发 10base-t1l phy。这是通过重用现有的 mac 接口驱动程序来添加以太网连接来完成的（请参阅图 2）。
图2.mac-phy 与 phy 在 10base-t1l 连接方面的优势比较。
提高未来以太网连接过程安装的灵活性
随着 10base-t1l phy（adin1100） 和 10base-t1l mac-phy （adin1110） 的推出，器件架构师现在可以提高灵活性，以满足未来以太网连接制造安装的要求。超低功耗设备和高性能设备可以部署在同一以太网网络上，并符合危险区域用例要求的严格最大功率限制。10base-t1l 电源开关和 10base-t1l 现场交换机需要坚固耐用的低功耗 10base-t1l phy 与工业以太网交换机配合使用，以部署中继和杂散网络拓扑，通过单根双绞线电缆（包括危险区域用例）提供电源和数据。
现场设备连接需要 10base-t1l phy 和 10base-t1l mac-phy，以实现与各种现场设备的以太网连接。更高功率的现场设备，包括流量计，将使用高性能处理器，集成mac和10base-t1l phy。低功耗现场设备，包括具有未集成mac的超低功耗处理器的温度传感器，将使用10base-t1l mac-phy通过spi接口与处理器进行以太网连接（参见图3）。
图3.用于过程自动化的中继和支散网络拓扑，采用 10base-t1l mac-phy 和 10base-t1l phy。
10base-t1l phy 和 10base-t1l mac-phy 主要特性的比较
adi公司的10base-t1l mac-phyadin1110通过spi接口实现低功耗以太网连接到主机处理器，功耗仅为42 mw。adin1110支持开放联盟10base-t1x mac-phy串行接口，用于时钟速度为25 mhz的全双工spi通信。adin1100是adi公司的10base-t1l phy，可通过mii、rmii和rgmii mac接口实现低功耗以太网连接，以低功耗仅为39 mw的主机处理器，请参见表1，了解adin1100 10base-t1l phy和adin1110 10base-t1l mac-phy的比较。这两款产品均基于 10base-t1l 内核功能，采用全双工、直流平衡、点对点通信方案，采用 pam 3 调制，符号速率为 7.5 mbd，采用 4b3t 编码。10base-t1l 支持两种幅度模式：2.4 v 峰峰值（长达 1000 m 的电缆）和 1.0 v 峰峰值（缩短距离）。1.0 v峰峰值幅度模式意味着这种新的物理层技术也可用于防爆（防爆）系统的环境，并满足严格的最大能量限制。
部分 adin1100 adin1110
10碱-t1l 层 10碱-t1l 麦克菲
接口 mii， rmii， rgmii spi
集成式 mac 不 是的
支持本质安全 是的 是的
功耗 39毫瓦 42毫瓦
自动协商功能 是的 是的
片上先进先出 不 20 kb 接收/8 kb 发送
mac 过滤器 （16 条目） 不 是的
确定流量的优先级 不 是的
ieee 1588 时间戳支持 不 是的
温度范围 –40°c 至 +105°c –40°c 至 +105°c
包 40 导联 lfcsp 40 导联 lfcsp
总结
10 mb以太网物理层（10base-t1l）与两根长达1公里的电线上的电力传输（工程电源/ podl / spoe）相结合，将使新型以太网连接设备能够产生更高价值的见解，现在可以通过转换后的it/ot以太网网络更轻松地访问这些见解。这些新见解将提高生产率并降低过程和工厂自动化应用中的能耗。在楼宇自动化应用中，这些新的见解将实现更高水平的能源效率、安全性和舒适性。因此，10base-t1l mac-phy将加速低功耗器件的可用性。
DC-DC升压正负双输出高压电源模块的产品介绍
区块链生态系统中的数据为何会外逃
物联网走进我们的生活之十大应用体现
16位逐次逼近型ADC ADS8344的性能特点及典型应用分析
激光电视领域4K百寸大屏+优质抗光屏价格首次杀入万元以内
10BASE-T1L MAC-PHY如何简化低功耗处理器以太网连接
30年老师傅整理的学习PLC编程思路和方法！
IS42G32256-89-PQ存储器各引脚功能
一文汇总MEMS的发展与应用
如何通过智能联接来创造更高的价值？
无电池式低功耗蓝牙Beacon：采用能量采集技术的BLE
Intersil推出系列新的电压逻辑电平转换器（VLT）
人工智能教育是什么意思
可穿戴设备走向独立、智能化过程中该如何解决续航问题
如何有效提升网格经营业绩——“客户引流”
英特尔芯片的制程工艺慢在哪里?
软件性能测试的优势
无人机反制光电探测系统的应用优势是什么
为粤港澳三地的综合运输提供了可靠性供电的110千伏人工岛输变电工程
信仰还是性价比？华为荣耀v9和华为p10你选谁？