SPIIT13 Проект направлен на демонстрацию того, как интегрировать новый 10BASE-T1L физический уровень ethernet в автоматизированных и промышленных сценах, связывая контроллер и пользовательский интерфейс с портами (например, с несколькими сенсорами и исполнителями). Это применение для дистанционного управления в реальном времени, направленного на несколько шаговых электромобилей, широко используется для автоматизации низкого энергопотребления в промышленности, но также может использоваться для легких роботов и цифровых станков, таких как настольные 3D-принтеры, фрезерные станки и другие виды декарт-карт. Кроме того, она может быть расширена для других типов исполнителей и устройств дистанционного управления. По сравнению с существующим интерфейсом с аналогичным использованием, его основными преимуществами являются:
Проводка простая, нужна только двойная. В связи с тем, что поддержка поступает через кабель данных, низкоэнергоемкие устройства (например, сенсоры) могут непосредственно использовать его для подключения, тем самым еще больше сокращая необходимое количество проводов и соединений, а также уменьшая сложность, стоимость и вес системы в целом.
Используя стандартную передачу энергии PoDL, электроснабжениSPIIT13 е устройства подключено к сети через постоянный ток, наложенный на кабель. Такая связь может быть достигнута только при помощи необработанных компонентов, и после фильтрации напряжения в принимающем порту она может непосредственно питать прибор или DC-DC преобразователь без необходимости выпрямления. Эффективная система может быть достигнута при условии надлежащего определения размера компонентов, используемых для таких связей. В этом проекте используются стандартные компоненты, установленные на панели оценки, общая эффективность которых составляет около 93% (при использовании 24 V питания и 200 ма). Тем не менее, в результате этого можно многое улучшить, и в самом деле, большая часть потерь была вызвана снижением давления сопротивления неактивными элементами на путях питания.
Широко используется как для последнего километра связи, так и для конечной точки. Устройство ADI 10BASE-T1L было протестировано на расстоянии 1,7 км. Они также поддерживают цепочку хризантиума, которая оказывает незначительное влияние на сложность системы. Например, при помощи чипа diin2111 для обмена с двумя портами с низкой степенью сложности можно создать устройство, которое позволит интегрировать функции цепочки хризантиума, что позволит цепочке также работать с сетью конечных точек.
Легко подключаться к существующим устройствам, которые уже интегрированы в контроллеры ethernet, включая персональные компьютеры и ноутбуки. Фреймы данных следуют стандарту передачи данных ethernet, в котором все протоколы, сSPIIT13 овместимые с ethernet, могут быть реализованы выше него, так что для подключения мостика к стандартному каналу ethernet достаточно одного конвертера. Например, таблица оценки EVAL-ADIN1100, используемая в этом проекте, может использоваться в качестве ориентира для транслятора прозрачных средств, для которой требуются только два ethernet PHY и микроконтроллер для настройки и отладки.
Высокая скорость передачи данных до 10 мб, полностью двухурожайная. Эта функция сочетается с топологией цепочки цветов (на ней можно достичь соглашения, основанного на промышленных ethernet), что позволяет использовать ее в реальном времени для применения, которое требует определенной задержки передачи.
Изоляция между трансивер и медиатором может быть достигнута в соответствии с требованиями безопасности и устойчивости применения, через ёмкость или магнитную связь.
Мы провели несколько измерений системы, чтобы оценить ее производительность. Все внешние средства связи с передатчиками ADIN1110 и контроллерами TMC5160 настроены на максимально возможную скорость использования стандартной конфигурированной аппаратной. Учитывая, что микроконтроллеры имеют 80 МХЗ системных часов, скорость передачи данных для SPI и ADIN1110 соответственно равна 2,5 МГЦ и 20 МГЦ. Для TMC5160 частота SPI может быть увеличена до 8 МГЦ при настроении микроконтрольных часов и передаче в IC сигнала внешних часов, в то время как для ADIN1110 верхнее значение, указанное в справочнике данных, составляет 25 МГЦ.
Для оценки задержки, общее время между запрашиваемыми данными и полученными фреймами ответчика составляет около 4 мs (среднее значение для 500 образцов, используя анализатор протокола Wireshark для вычисления разницы между запросом данных и соответствующей временной меткой ответа). Мы также провели другие оценки, чтобы определить, какие части системы являются причиной задержки. В результате выяснилось, что основная причина заключается в функции задержки времени RTOS, с минимальной задержкой в 1 ms для установки интервала между чтением и записи TMC5160, в то время как требуемая задержка составляет около нескольких десятков наносекунд. Это может быть улучшено путем определения других функций задержки, основанных на таймере, с тем чтобы сделать интервал задержки короче.
Вторая причина задержки — функция Scapy, используемая для получения фреймов, для вызова которой требуется минимум 3 МКМ времени настройки. В практическом применении, для разработки интерфейса можно использовать сетевой адаптер драйвер, непосредственно использующий операционную систему, без использования сторонних инструментов, таких как Scapy. Тем не менее, есть некоторые недостатки в этом, включая потерю совместимости с различными операционными системами и добавление сложности кода.
