以太网已经广泛地应用在办公环境，考虑到工业环境的需求，工业以太网也应运而生，加速工厂自动化的网络环境构建，为实现工业4.0起到了推动的作用。本文将为您简介工业以太网的发展，以及ADI针对工业以太网所推出的解决方案。
开发应用层协议实现工业以太网
在数十年以来，标准IEEE 802.3以太网一直是工作站、网络交换机、调制解调器和路由器，以及消费电子产品（例如PC和Mac）的标准网络配置，但是，它从来没有真正为工业自动化而设计，诸如其最初依赖CSMA/CD媒体访问控制方法，尽最大努力处理网络流量，并通过同一根导线传输许多不同类型的流量使得噪声较大等缺点，以及其总体上缺乏确定性，这些缺点都使以太网难以成为部署在自动化和控制系统中的数字现场总线的替代方案。
解决上述问题的方法是开发以太网的应用层协议，例如PROFINET®、EtherNet/IP®、EtherCAT®，以及其他可以在以太网网络上运行的协议，同时使用它们自己的特殊机制来确保对时间敏感的数据具有确定性。其中一些协议（包括PROFINET）与标准TCP/IP堆栈完全兼容，并可以在其旁边支持一个实时通道。
在实施诸如EtherNet/IP之类的协议时，可以使用普通的交换机和其他标准的以太网基础设施，这有助于控制设备成本。EtherCAT则引入了直通读取（或即时处理）的原理，该原理消除了单节点定位并最大程度地利用了带宽。
工业以太网的重点是为苛刻应用程序提供确定性，像是包括运动控制和安全性，两者都可以从以太网解决方案带来的可靠性和额外带宽中受益。在普通的TCP/IP堆栈中，周期时间通常为100毫秒或更长，受益于工业以太网的应用将远远低于该阈值，甚至可能不到1毫秒。
通信基础设施是联网工厂的基石，在迈向工业4.0的路途上会带来许多关键机遇。随着网络从传统现场总线转向工业以太网，在设计和实现阶段出现多种挑战。开发能够支持多种协议、面向未来、稳固的可扩展工业以太网解决方案是一项耗时耗力的任务。它需要基于技能集和知识库来构建确保数据集成、同步和系统互操作性的系统。
ADI提供Chronous™工业以太网连接解决方案
为了协助客户加速开发工业以太网产品，ADI推出了Chronous™一系列领先的终端到企业工业以太网连接解决方案，专门为加速实现工业4.0而设计。ADI Chronous™工业以太网产品套件包括技术、解决方案、软件和安全功能，这些产品旨在将现实世界连接到工厂网络，再连接到云。
ADI Chronous™产品组合旨在支持可扩展和灵活的系统开发，它提供了多端口计数、低功耗和灵活的带宽。ADI Chronous解决方案适用于苛刻的时间关键型环境，并为实现时间敏感网络打开了大门。这些解决方案还包括一系列先进的工业以太网技术，从实时以太网交换机、物理层（PHY）收发器和协议处理到完整的网络接口产品。本文将先为您介绍ADI推出的ADIN1300与ADIN1200两款工业以太网PHY收发器。
ADIN1300是一款具有低延迟特性的低功耗、单端口、千兆以太网收发器，ADIN1200则是支持10 Mbps和100 Mbps以太网收发器，两款设计均集成了高能效以太网（EEE）PHY内核，以及所有相关的通用模拟电路、输入和输出时钟缓冲、管理接口和子系统寄存器以及MAC接口和控制逻辑，以便管理复位和时钟控制以及引脚配置。
ADIN1300采用紧凑型6 mm × 6 mm、40引脚架构芯片级（LFCSP）封装，假设使用3.3 V MAC接口电源时，该器件至少可使用2个电源（0.9 V和3.3 V）供电。ADIN1200则是采用5 mm × 5 mm、32引脚引脚架构芯片级封装（LFCSP），使用3.3 V MAC接口电源，可采用3.3 V单电源供电。
为实现最大的系统级设计灵活性，两款产品均可通过单独的VDDIO电源配置管理数据输入／输出（MDIO）和MAC接口电源电压，独立于其他ADIN1300/ ADIN1200上的电路，允许在1.8 V、2.5 V或3.3 V下工作。上电时，ADIN1300/ADIN1200保持在硬件复位状态，直至每个电源已超过其最小上升阈值。通过监视电源以检测一个或多个电源电压是否低于最小下降阈值，并将器件保持在硬件复位状态直到电源恢复并满足上电复位（POR）电路要求，从而提供掉电保护。
ADIN1300/ADIN1200的MII管理接口（也称为MDIO接口）在主机处理器或MAC和ADIN1300/ADIN1200之间提供双线式串行接口，以便访问PHY内核管理寄存器中的控制和状态信息。该接口兼容IEEE 802.3标准第22条和第45条管理框架结构。ADIN1300在千兆速度下支持150米电缆，ADIN1300/ADIN1200在100 Mbps或10 Mbps速率下工作时支持180米电缆。
ADIN1300兼容10BASE-Te/100BASE-TX/1000BASE-T IEEE® 802.3™，ADIN1200兼容10BASE-Te/100BASE-TX IEEE® 802.3™，两款都具备MII、RMII和RGMII MAC接口。ADIN1300的1000BASE-T RGMII延迟发射小于68 ns，接收小于226 ns，100BASE-TX MII延迟发射小于52 ns，接收小于248 ns。ADIN1200的100BASE-TX RGMII延迟发射小于124 ns，接收小于250 ns，100BASE-TX MII延迟发射小于52 ns，接收小于248 ns。
ADIN1300/ADIN1200均符合多种EMC测试标准，使用多电平引脚绑定的非托管配置，EEE符合IEEE 802.3az标准，数据包起始检测支持IEEE 1588时间戳，支持增强型链路检测、可配置LED，支持晶振频率/25 MHz时钟输入频率（RMII为50 MHz），提供25 MHz/125 MHz同步时钟输出。
ADIN1300/ADIN1200均采用LFCSP小型封装和-40°C至+105℃的宽温度范围，ADIN1300具有330 mW（1000BASE-T）、140 mW（100BASE-TX）的低功耗，ADIN1200具有139 mW（100BASE-TX）的低功耗，两款都支持3.3 V/2.5 V/1.8 V MAC接口VDDIO电源电压，以及集成电源监控和POR。
ADI也推出了搭配ADIN1300的EVAL-ADIN1300FMCZ与搭配ADIN1200的EVAL-ADIN1200FMCZ评估套件，允许对ADIN1300/ADIN1200的关键特性进行简化评估。两款评估套件均通过单个外部5 V电源供电，所有芯片的电源都从这个5 V供电轨调节。
两款评估套件均可提供P3现场可编程门阵列（FPGA）夹层连接器（FMC）用于连接主FPGA系统，进行MAC接口和MDIO控制，提供可用于MII接口、MDIO信号和状态信号的FMC连接器，可操作、表贴配置电阻和拨号盘式开关，采用单个外部5 V电源供电。
