Air 5 Gearran am-bliadhna, chaidh inbhe ùr airson 10-Mbit Ethernet aontachadh. Tha, leugh thu sin ceart: deich megabits gach diog.
Carson a tha feum air astar cho “beag” san 21mh linn? Gus an sù a tha falaichte fon ainm capacious “field bus” a chuir an àite - Profibus, Modbus, CC-Link, CAN, FlexRay, HART, msaa. Tha cus dhiubh ann, chan eil iad co-chòrdail ri chèile agus tha iad gu math duilich an rèiteachadh. Ach tha thu dìreach airson an càball a chuir a-steach don suidse, agus sin agad e. Coltach ri Ethernet àbhaisteach.
Agus a dh'aithghearr bidh e comasach! Coinnich: “802.3cg-2019 - Inbhe IEEE airson Ethernet - Atharrachadh 5: Sònrachaidhean Sreath Corporra agus Paramadairean Riaghlaidh airson Gnìomhachd 10 Mb/s agus Lìbhrigeadh Cumhachd Co-cheangailte thairis air Paidhir Luchd-stiùiridh Cothromach Singilte.”
Dè a tha cho brosnachail mun Ethernet ùr seo? An toiseach, bidh e ag obair thairis air aon phaidhir toinnte, agus chan ann thairis air ceithir. Mar sin, tha nas lugha de luchd-ceangail agus càbaill nas taine ann. Agus faodaidh tu càball paidhir toinnte a chleachdadh mar-thà a ’dol gu na mothachairean agus actuators.
Dh'fhaodadh tu argamaid a dhèanamh gu bheil Ethernet ag obair suas ri 100 meatair, ach tha na mothachairean suidhichte fada nas fhaide. Gu dearbh, b 'àbhaist dha seo a bhith na dhuilgheadas. Ach tha 802.3cg ag obair aig astar suas ri 1 km! Aon chàraid aig aon àm! Chan eil sin dona?
Gu dearbh, eadhon nas fheàrr: faodar cumhachd a thoirt seachad tron aon chàraid. Sin far an tòisich sinn.
Cumhachd IEEE 802.3bu thairis air loidhnichean dàta (PoDL)
Tha mi a’ smaoineachadh gu bheil mòran agaibh air cluinntinn mu PoE (Cumhachd thairis air Ethernet) agus fios agad gu bheil feum air 2 phaidhir uèirichean gus cumhachd a chuir thairis. Tha cuir a-steach / toradh cumhachd air a dhèanamh aig puingean meadhanach cruth-atharrachaidh gach paidhir. Chan urrainnear seo a dhèanamh le bhith a’ cleachdadh aon phaidhir. Mar sin, bha againn ri dhèanamh ann an dòigh eadar-dhealaichte. Mar a tha dìreach air a shealltainn anns an fhigear gu h-ìosal. Mar eisimpleir, chaidh PoE clasaigeach a chur ris cuideachd.
An seo:
PSE - uidheamachd solar cumhachd (solar cumhachd)
PD - inneal le cumhachd (inneal ceann thall a bhios ag ithe dealan)
An toiseach, bha 802.3 clasaichean cumhachd aig 10bu:
Tha trì ìrean àbhaisteach de bholtadh stòr air an comharrachadh ann an dath: 12, 24 agus 48V.
Sònrachaidhean:
Vpse - bholtaids solar cumhachd, V
Vpd min - bholtaids as ìsle air PD, V
I max - an sruth as àirde san loidhne, A
Ppd max - caitheamh cumhachd as àirde PD, W
Le teachd a’ phròtacal 802.3cg, chaidh 6 clasaichean eile a chur ris:
Gu dearbh, le iomadachd mar sin, feumaidh am PSE agus PD aontachadh air a’ chlas cumhachd mus cuir iad a-steach làn bholtaids. Tha seo air a dhèanamh a’ cleachdadh SCCP (Pròtacal Seòrsachadh Conaltraidh Sreathach). Is e protocol astar ìosal a tha seo (333 bps) stèidhichte air 1-Wire. Chan obraich e ach nuair nach eil am prìomh chumhachd air a thoirt don loidhne (a’ toirt a-steach modh cadail).
Tha an diagram bloca a’ sealltainn mar a tha cumhachd ga thoirt seachad:
- tha sruth de 10mA air a thoirt seachad agus tha làthaireachd diode zener 4V aig a’ cheann sin air a sgrùdadh
- clas cumhachd air aontachadh
- tha prìomh chumhachd air a thoirt seachad
- ma thuiteas an caitheamh fo 10mA, thèid modh cadail a chuir an gnìomh (solar cumhachd cùl-taic 3.3V)
- ma tha an caitheamh nas àirde na 1mA, thig am modh cadail a-mach
Chan fheumar aontachadh mun chlas bìdh ma tha fios air ro-làimh. Canar Modh Tòiseachaidh Luath ris an roghainn seo. Tha e air a chleachdadh, mar eisimpleir, ann an càraichean, oir chan eil feum air rèiteachadh an uidheamachd ceangailte atharrachadh.
Faodaidh an dà chuid PSE agus PD modh cadail a thòiseachadh.
A-nis gluaisidh sinn air adhart chun tuairisgeul air gluasad dàta. Tha e inntinneach an sin cuideachd: tha an inbhe a’ mìneachadh dà mhodh obrachaidh - fad-raon agus airson astaran goirid.
10BASE-T1L
Is e roghainn ruigsinneachd fada a tha seo. Tha na prìomh fheartan mar a leanas:
- raon - suas ri 1 km
- stiùirichean 18AWG (0.8mm2)
- suas ri 10 luchd-ceangail eadar-mheadhanach (agus dà cheangal crìche)
- modh obrachaidh puing-gu-puing
- duplex làn
- ìre samhla 7.5 Mbaud
- Mion-atharrachadh PAM-3, còdachadh 4B3T
- comharra le amplitude 1V (1Vpp) no 2.4V
- Taic Ethernet Èifeachdach Cumhachd (“sàmhach / ùrachadh”) EEE
Gu follaiseach, tha an roghainn seo airson tagraidhean gnìomhachais, siostaman smachd ruigsinneachd, fèin-ghluasad togalach, àrdairean. Airson smachd a chumail air fuaradairean, innealan-adhair, agus luchd-leantainn suidhichte air mullaichean. No goileadairean teasachaidh agus pumpaichean suidhichte ann an seòmraichean teicnigeach. Is e sin, tha tòrr thagraidhean eadar-dhealaichte ann a bharrachd air gnìomhachas. Gun a bhith a’ toirt iomradh air Internet of Things (IoT).
Is fhiach a ràdh nach eil ann an 10BASE-T1 ach aon de na h-inbhean Ethernet Paidhir Singilte (SPE). Tha cuideachd 100BASE-T1 (802.3bw) agus 1000BASE-T1 (802.3bp). Fìor, chaidh an leasachadh airson tagraidhean chàraichean, agus mar sin chan eil an raon ach 15 (UTP) no 40 meatairean (STP). Ach, tha planaichean mar-thà a’ toirt a-steach raon fada 100BASE-T1L. Mar sin san àm ri teachd cuiridh iad fèin-rèiteachadh luaths.
Anns an eadar-ama, chan eil co-òrdanachadh air a chleachdadh - tha “tòiseachadh luath” den eadar-aghaidh air ainmeachadh: nas lugha na 100ms bhon t-solar cumhachd gu toiseach iomlaid dàta.
Is e roghainn eile (roghainneil) amplitude tar-chuir àrdachadh bho 1 gu 2.4V gus an co-mheas comharra-gu-fuaim a leasachadh, an àireamh de mhearachdan a lughdachadh, agus cuir an-aghaidh casg gnìomhachais.
Agus, gu dearbh, EEE. Is e seo dòigh air dealan a shàbhaladh le bhith a’ tionndadh an inneal-sgaoilidh mura h-eil dàta ann airson a chuir an-dràsta. Tha an diagram a’ sealltainn cò ris a tha seo coltach:
Gun dàta - cuiridh sinn an teachdaireachd “Chaidh mi dhan leabaidh” agus dì-cheangail sinn. Uaireannan bidh sinn a 'dùsgadh agus a' cur an teachdaireachd "Tha mi fhathast an seo." Nuair a nochdas dàta, thathas a’ toirt rabhadh don taobh eile “Tha mi a’ dùsgadh ”agus bidh an sgaoileadh a’ tòiseachadh. Is e sin, chan eil ach luchd-gabhail an-còmhnaidh ag obair.
A-nis chì sinn dè a thàinig iad suas leis an dàrna dreach den inbhe.
10BASE-T1S
A-cheana bhon litir mu dheireadh tha e soilleir gur e protocol a tha seo airson astaran goirid. Ach carson a tha feum air ma tha T1L ag obair aig astaran goirid? A 'leughadh na feartan:
- raon suas gu 15m ann am modh puing gu puing
- duplex no leth duplex
- проводники 24-26AWG (0.2-0.13мм2)
- ìre samhla 12.5 Mbaud
- DME, còdachadh 4B5B
- comharra le amplitude 1V (1Vpp)
- suas ri 4 luchd-ceangail eadar-mheadhanach (agus dà cheangal crìche)
- gun taic EEE
Tha e coltach nach eil dad sònraichte ann. Mar sin carson a tha e? Ach airson seo:
- raon suas gu 25m ann am modh ioma-phuing (suas ri 8 mìle-mara)
Agus seo:
- modh obrachaidh le seachain bualadh PLCA RS (Sublayer Rèiteachadh Seachnadh Tubaist Ìre PHY)
Agus tha seo tòrr nas inntinniche, nach eil? Air sgàth a’ cuideachadh le bhith a’ lughdachadh gu mòr an àireamh de uèirichean ann an caibineatan smachd, innealan, innealan-fuadain agus càraichean. Agus tha molaidhean ann mu thràth airson a chleachdadh an àite I2C ann an frithealaichean, suidsichean agus eileagtronaigeach.
Ach tha na h-eas-bhuannachdan aig modh ioma-phuing. Is e am prìomh fhear meadhan tar-chuir dàta co-roinnte. Gu dearbh, thèid tubaistean a rèiteach le bhith a’ cleachdadh CSMA/CD. Ach chan eil fios dè an dàil a bhios ann. Agus airson cuid de thagraidhean tha seo deatamach. Mar sin, anns an ìre ùr, chaidh modh sònraichte PLCA RS a chur ris an ioma-phuing (faic an ath earrann).
Is e an dàrna tarraing air ais nach eil PoDL ag obair ann an ioma-phuing. Is e sin, feumar cumhachd a thoirt seachad tro chàball air leth no a thoirt am badeigin air an làrach.
Ach, ann am modh puing-gu-puing, bidh PoDL cuideachd ag obair air T1S.
PLCA RS
Tha am modh seo ag obair mar a leanas:
- bidh nodan a’ cuairteachadh aithnichearan nam measg fhèin, bidh an nód le ID = 0 na cho-òrdanaiche
- bidh an co-òrdanaiche a’ toirt a-mach comharra BEACON don lìonra, a’ comharrachadh toiseach cearcall tar-chuir ùr agus a’ sgaoileadh a phacaid dàta
- às deidh pasgan dàta a chuir a-steach, gluaisidh an ciudha tar-chuir chun ath nód
- mura h-eil an nód air tòiseachadh a’ tar-chuir taobh a-staigh na h-ùine a dh’ fheumar gus 20 buille a thar-chuir, gluaisidh an ciudha chun ath nód
- nuair a tha a h-uile nodan air dàta a ghluasad (no air an tionndadh seachad), bidh an co-òrdanaiche a’ tòiseachadh cearcall ùr
San fharsaingeachd tha e coltach ri TDMA. Ach leis cho sònraichte ‘s a tha e nach bi an nód a’ cleachdadh an clàr-ama aige mura h-eil dad aige ri ghluasad. Agus chan eil meud an fhrèam air a mhìneachadh gu teann, oir ... an urra ri meud a’ phacaid dàta a thèid a ghluasad leis an nód. Agus bidh e uile a ’ruith air mullach frèaman àbhaisteach 802.3 Ethernet (tha PLCCA RS roghainneil, agus mar sin bu chòir co-chòrdalachd a bhith ann).
Tha toradh cleachdadh PLCA ri fhaicinn gu h-ìosal anns na grafaichean. Is e a’ chiad fhear an dàil a rèir an luchd, is e an dàrna fear an gluasad a rèir an àireamh de nodan tar-chuir. Tha e follaiseach gu bheil an dàil air fàs mòran nas dùiliche. Agus anns a’ chùis as miosa is e 2 òrdugh meudachd nas lugha na anns a’ chùis as miosa CSMA/CD:
Agus tha comas an t-seanail ann an cùis PLCA nas àirde, oir chan eil e air a chosg air fuasgladh fhaighinn air tubaistean:
Ceangalaichean
An toiseach, thagh sinn bho 6 roghainnean ceangail air an tabhann le diofar chompanaidhean. Mar thoradh air an sin, shocraich sinn air an dà roghainn seo:
Airson suidheachaidhean obrachaidh àbhaisteach, chaidh an ceanglaiche IEC 63171-1 LC aig CommScope a thaghadh.
Airson àrainneachdan cruaidh - an teaghlach ceangail IEC 63171-6 (61076-3-125 roimhe) bho HARTING. Tha na ceanglaichean sin air an dealbhadh airson ìrean dìon bho IP20 gu IP67.
Gu dearbh, faodaidh luchd-ceangail agus càbaill a bhith UTP no STP.
Прочее
Faodaidh tu càball Ethernet ceithir-paidhir àbhaisteach a chleachdadh, a’ cleachdadh gach paidhir airson sianal SPE air leth. Gus nach tarraing thu ceithir càbaill eadar-dhealaichte an àiteigin chun astar. No cleachd càball aon-chàraid, agus stàlaich tionndadh Ethernet aon-chàraid aig a’ cheann as fhaide air falbh.
No faodaidh tu an tionndadh seo a cheangal gu dìreach ri lìonra ionadail na h-iomairt, ma tha lìonra air a leudachadh mar-thà thar astaran fada tro fiber optics. Gabh mothachairean a-steach an sin, agus leugh na leughaidhean bhuapa an seo. Dìreach air an lìonra. Às aonais luchd-tionndaidh eadar-aghaidh agus geataichean.
Agus chan fheum iad sin a bhith nan luchd-mothachaidh. Is dòcha gu bheil camarathan bhidio, intercoms no bleibean solais snasail ann. Dràibhean cuid de bhalbhaichean no leacan-tionndaidh aig dorsan.
Mar sin tha na dùilean a’ fosgladh suas inntinneach. Chan eil e coltach, gu dearbh, gun tèid SPE a chuir an àite a h-uile bus achaidh. Ach bheir e cuid mhath dhiubh. Gu cinnteach ann an càraichean.
PS Cha do lorg mi teacsa na h-inbhe san raon phoblach. Chaidh am fiosrachadh gu h-àrd a chruinneachadh mean air mhean bho dhiofar thaisbeanaidhean agus stuthan a tha rim faighinn air an eadar-lìn. Mar sin is dòcha gu bheil mearachdan ann.
Source: www.habr.com