如今，特別是在工業物聯網（IIoT）或工業4.0的背景下，許多工業自動化技術的供應商和制造商都渴望一個開放的、獨立于制造商的通信平臺。因此，制造商期望在全系統范圍內實現越來越多的自動化過程。因此，自動化必須考慮IT系統在開放數據訪問方面的需求，以及工業控制系統的實時要求。以太網和工業以太網已經在這里發揮了重要作用。這種網絡技術的眾多優點，例如在共享傳輸介質上高效同步傳輸大量數據，優于傳統的現場總線。流行的工業以太網協議，如PROFINET，EtherNet/IP，EtherCAT，POWERLINK等，允許或多或少地與http或TCP / IP等傳統協議共享相同的以太網介質。

在本文中，將更詳細地考慮工業網絡的要求（例如，可靠的數據傳輸和數據的時間同步）。此外，ADI公司（ADI）的fido5000 REM開關將作為可能的產品解決方案進行展示。該芯片有fido5100和fido5200變體，兩種型號的區別僅在于它們支持的以太網協議。fido5100支持除EtherCAT以外的主要工業以太網協議，而fido5200支持包括EtherCAT在內的主要工業以太網協議。

fido5000 快速眼動開關

ADI公司通過fido5000提供具有兩個以太網端口的實時以太網、多協議（REM）交換機芯片。因此，兩個端口成為當今的工業設備，未來的工業4.0應用必須支持流行的網絡拓撲，如線形和環形拓撲以及星形拓撲。此外，可以連接任何主機處理器，因此開發人員可以使用自己的處理器以及首選的開發環境。fido5000 的所有這些可能性和功能如圖 2 所示。

圖2.fido5000 功能概述。

REM芯片和處理器之間的通信通過內存總線工作，以實現高性能，低延遲/低ITTER工業以太網。內存總線還為主機接口提供優先通道技術。該濾波器技術由ADI公司開發，由硬件/軟件組合組成。它確保對來自以太網的關鍵數據進行即時處理，而不受其協議和網絡利用率的影響，因此不會受到非時間關鍵型數據流量的干擾。這意味著來自實時通道的數據比普通網絡數據具有更高的處理優先級。這種 PriorityChannel 技術如圖 3 所示，它顯示了四個隊列，可以在處理實時數據時進行微調。?

圖3.ADI公司優先通道技術的概念。

除了開關功能外，fido5000還具有強大的定時器控制單元（TCU）。TCU 旨在實現各種工業以太網協議的同步機制。輸入捕獲或輸出任何方波信號等附加功能可以通過四個專用輸出或四個通用輸入/輸出來實現。這些端口與同步時間直接同相。例如，可以在四個輸入中的任何一個輸入端以64位分辨率對邊沿的到達進行時間戳。在輸出端，任何數字信號模式都可以與網絡時間同步輸出。這意味著可以將用戶的應用程序與網絡時間同步，甚至可以將周期時間降至小于 31.25 μs。

但fido5000的功能遠不止于此——該芯片已經為未來做好了準備！fido5000支持時間敏感網絡（TSN）。未來基于TSN的工業以太網應用的需求將能夠滿足運動控制或安全等應用非常苛刻的實時要求。

TSN是由IEEE 802.1工作組定義的一組標準。它將與現有的標準以太網技術兼容。從本質上講，TSN為交換以太網網絡中的時間控制數據路由定義了第一個IEEE標準。因此，IEEE 802標準系列中的確定性實時通信可以通過公共時基和時間表來實現，該時間表是為多個網絡組件上的消息路徑生成的。

除了純REM開關芯片fido5000外，ADI還提供fido5000的完整解決方案，稱為RapID平臺。RapID平臺實現了所有常見的工業以太網協議，可以毫不費力地集成到非以太網現場設備中。這將使現場設備能夠滿足工業4.0應用的要求。通用工業以太網協議的實施已經過預先認證。RapID平臺的另一個有趣功能是動態的集成Web服務器。它允許用戶讀取和修改網絡參數，并以非常簡單的方式輸入和輸出數據。

圖4.基于 fido5000 的 RapID 平臺可在評估套件中使用。

fido5000 REM 交換機和 RapID 平臺已經為基于當前工業以太網和未來 TSN 標準的時間關鍵型應用提供了最佳先決條件。