以太网物理层PHY可靠性的体现在EMC/ESD上

大规模的数据计算和可靠稳定的通信互联网是工业自动化的命脉。在自动化边缘终端中，只有解决互联网问题，才能确保数据和信息之间的无缝连接。每个互联网设备需要两个以太网物理层，功耗不够低，不能满足整个设备的连接要求。

考虑到工业设备中有大量的B-72-9传感器和执行器，在工业现实中有各种各样的系统和协议。有无数的数据用于传输和转换整个过程。在自动化边缘终端中，只有解决互联网问题，才能确保数据和信息之间的无缝连接。

太网在工业自动化网络中很常见，越来越多的工业系统使用这种连接进行数据集成、同步和互联。其可扩展性和高带宽也非常适合工业通信应用程序。这样，工业场景中的互联网问题似乎很容易解决，没有太多的挑战。事实上，以太网的应用程序和部署并不像预期的那么顺利。

挑战在哪里？

以最常见、最重要的多轴同步精密控制为例，是整个工业场景自动化的关键应用。随着工业场景的不断创新，伺服电机驱动需要更快的响应时间和更高的驱动精度，并要求终端设备中使用的伺服电机轴更紧密地同步。

(自动化中的以太网，TI)

100mb以太网是应用最广泛的网络。对于网络，上述要求的同步包括主机和从机器之间的数据通信同步，以及PWM在电机控制中的同步。在每个周期的网络中，我们都希望看到更多的设备可以连接到网络。如果它是一个高数据速率的千兆位以太网，则可以实现更多的连接。如果您想同步，则与传输延迟无关。此外，在部署过程中，任何以太网铺设路径周围都有电机和生产设备的高压瞬变，可能会进一步损坏数据和设备。以太网物理层的整体延迟和功耗是以太网应用和部署中不可避免的挑战。

以太网物理层如何解决这些挑战？

功耗问题首当其冲。

以太网物理层的功耗在任何时候都非常重要。如果是千兆位物理设备，其功耗也会对系统的总功耗产生很大影响。低功耗物理设备可为系统中的FPGA/MCU/处理器预留提供更多可用功耗。

简单来说，以太网物理层确定功耗预算的设备功耗预算并不多。每个互联网设备需要两个以太网物理层，功耗不够低，不能满足整个设备的连接要求。即使是我们之前提到的流行的单对以太网，其物理层也会尽可能降低功耗，为其他关键系统组件的系统功率预算留出更多空间。一些制造商会选择使用双电源来实现最低功耗。从TI单对以太网物理收发器的功耗来看，1-VP2p模式38mW的功耗和2.4VP2p模式82mW的功耗是符合IEE802.3cg10base-T1L规范的非常低的功耗水平。一般来说，单对以太网的功耗一般只低于110mW。

(千兆以太网PHY，ADI)

低功耗的另一个意义是更好地支持以太网先进物理规范中定义的内部安全实现，满足外部终端的标准。

延迟与同步

多轴同步控制必须与延迟密切相关，这主要反映在PHY上。较低的延迟意味着大大降低网络周期时间，并意味着更多的设备可以在一个周期内连接到网络。在满足数据吞吐量的前提下，减少带宽是完成同步的最有效方法。

低延迟物理设备通常集成相关的管理接口，其中MII管理接口最好在主机处理器和PHY设备之间提供双线串行接口，以方便PHY核心的控制和状态信息。让我们来看看延迟。以ADI在多轴应用中命名的PHYADIN1X00为例。在100MB下，延迟发射68ns，接收26ns。具体延迟将根据协议略有不同，但该标准的延迟是多轴控制系统可接受的低延迟。

带宽也会影响延迟，但在选择以太网PHY时，带宽范围将首先确定，而不是盲目改进带宽。盲目改善带宽往往超过延迟损失。

小结

以太网物理PHY可靠性的体现在EMC/ESD、浪涌、EFT、ESD、射频电磁场辐射抗扰、射频场感应传导抗扰、电磁辐射骚扰、传导辐射等方面，将大大降低可靠性风险。为了实现工业场景的无缝传输，在终端节点数量加速增长的背景下，延迟是非常重要的。