10BASE-T1S技术概述

发布时间:2024-05-13  

10BASE-T1S技术是IEEE 802.3cg标准的一部分,旨在提供一种新的以太网连接方式,适用于工业自动化、汽车网络和智能建筑。与传统的以太网技术相比,10BASE-T1S能够在单对双绞线上实现10 Mbps的数据传输速率,同时保持低功耗和高电磁兼容性(EMC)。


工厂4.0与10BASE-T1S的融合


工厂4.0代表了制造业的智能化转型,其中10BASE-T1S技术发挥着至关重要的作用。该技术通过提供快速、可靠的数据传输,支持AI和ML在工厂中的应用,从而优化生产流程,提高效率。


汽车网络的演变与10BASE-T1S


现代汽车中电子控制单元(ECUs)数量的增加,对车载网络提出了更高的要求。10BASE-T1S技术能够支持这些ECUs之间的高效通信,对于提高车辆性能和安全性至关重要。


技术规格详解


10BASE-T1S技术基于IEEE 802.3cg标准,提供了两种物理层规范:10BASE-T1L(长距离)和10BASE-T1S(短距离)。10BASE-T1S特别适用于短距离、高噪声环境下的通信,如工厂车间或汽车内部网络。


PLCA:物理层避免冲突技术


物理层避免冲突技术(PLCA)是10BASE-T1S的关键特性之一,它通过为网络中的每个节点分配一个唯一的节点ID,确保了数据传输的有序性和高效性。


功率消耗考量


10BASE-T1S PHY的设计使其在不发送数据时关闭发射机,从而显著降低了功率消耗。这一点对于电池供电的移动设备尤为重要。


10BASE-T1S与CAN协议的比较


传统的CAN协议在车载网络中占主导地位,但10BASE-T1S提供了一种更高效、更安全的数据传输方式。10BASE-T1S能够直接与现有的OSI模型层次相兼容,这意味着它可以无缝地集成到现有的网络架构中。


10BASE-T1S控制器架构


白皮书中介绍了三种10BASE-T1S控制器架构,每种架构都有其特定的应用场景和优势。这些架构包括集成MAC和PHY的控制器、仅包含PHY的控制器,以及包含PMD的控制器。


Linux对10BASE-T1S的支持


Linux内核对10BASE-T1S的支持是推动该技术发展的关键因素之一。通过集成到Linux网络基础设施中,10BASE-T1S能够利用庞大的软件生态系统,从而加速其在工业和汽车应用中的采用。


10BASE-T1S的Open Alliance SPI接口


Open Alliance定义了10BASE-T1S MAC-PHY串行接口,这允许10BASE-T1S控制器与微控制器(MCU)之间通过SPI接口进行通信。这种接口支持数据块传输,使得网络通信更加灵活和高效。


10BASE-T1S的增强噪声免疫特性(ENI)


10BASE-T1S的ENI特性使其能够在高噪声环境中保持数据传输的完整性。这一特性对于工厂车间和汽车内部网络等嘈杂环境尤为重要。


10BASE-T1S多点转发器的需求


随着工业和工厂4.0应用对更长距离和更多节点的需求增加,10BASE-T1S多点转发器的开发成为了一个重要议题。转发器能够连接多个10BASE-T1S段,从而扩展网络的覆盖范围。


10BASE-T1S的EMC性能


10BASE-T1S设备在启用ENI时展现出的EMC性能,证明了其在高噪声环境下的鲁棒性,这对于工业和汽车应用至关重要。


IEEE802.3da规范的发展前景


IEEE802.3da规范预计将为10BASE-T1S提供更广泛的支持,包括非工程化的PoDL标准和对更长电缆长度的支持。


10BASE-T1S与CAN XL的对比


白皮书还对比了10BASE-T1S和CAN XL两种技术,讨论了它们在数据吞吐量、安全性和网络集成方面的不同。


时间敏感网络(TSN)与10BASE-T1S


10BASE-T1S与时间敏感网络(TSN)的结合,为实现精确的时间同步和确定性网络通信提供了可能。


结论


10BASE-T1S技术以其高效、可靠和灵活的特性,成为了连接现代工业和汽车网络的关键技术。随着技术的不断发展和市场的逐渐认可,10BASE-T1S有望在未来几年内得到更广泛的应用。

文章来源于:电子工程世界    原文链接
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