为实现工业 4.0的数字通信德州仪器推出的产品介绍.doc
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1、为实现工业 4.0的数字通信德州仪器推出的产品介绍“工业 4.0”一词源于 2011 年的汉诺威工业博览会,意指第四次工业革命。第一次工业革命发生在大约 18世纪,与生产过程的机械化有关。第二次工业革命是指 20世纪初的制造业电气化。20 世纪 80 年代期间的第三次工业革命源于个人计算机技术、互联网和信息处理技术的进步而推动的自动化和计算机化。时下的数字革命正拉开第四次工业革命的帷幕,为不同行业提供了融入技术的新渠道。由此,制造业在向完全数字化迈进的过程中,发生了迅速变化。数字通信是网络化生产系统即工业 4.0 的基础。用于监控电机、滚动轴承和齿轮箱性能及状态的传感器通信,有助于优化机器和系
2、统的使用寿命,减少停机时间并提高生产力。借助由互联网推动的自动化系统联网,新的商业模式现得以实现,能够分析和处理大量数据。但是,为了充分利用工业 4.0 的优势,必须实现完全数字化。为此,制造商将需要最新的工业通信、控制和传感器技术。为了满足这些需求,Texas Instruments (TI) 已推出一系列产品组合,帮助制造商迈向工业 4.0。Sitara 系列处理器Sitara AMIC110:该器件是一款支持多协议的可编程工业通信处理器,可为大多数工业以太网和现场总线通信从属设备及部分主设备提供一套即用型解决方案。AMIC110 采用 Arm Cortex-A8 处理器、外设和工业接口选
3、件(图 1)。图 1:Texas Instruments 的 Sitara AMIC110 功能框图。(图片来源:Texas Instruments)AMIC110 支持高级操作系统 (HLOS)。Linux 和 TI-RTOS 可从 TI 免费获取,其他 RTOS 软件由 TI 生态系统合作伙伴提供。该微处理器是互联驱动器的 C2000 系列微控制器的理想配套通信芯片。Sitara AM3357:Sitara AM335x 微处理器基于 Arm Cortex-A8 处理器,支持 EtherCAT 和 PROFIBUS 等工业接口选件,并且增强了图像和图形处理功能。该器件同样支持高级操作系统
4、(HLOS)。Android 和 Linux 可从 TI 免费获取。Sitara AM4379:AM437x 系列高性能处理器基于 Arm Cortex-A9 内核。因此,此类器件是对基于较低性能 ARM 内核的系统的升级换代,并提供更新外设,包括 LPDDR2 和 QSPI-NOR 等存储器选件。该系列处理器支持各种工业通信协议,如 EtherCAT、PROFIBUS、EnDat 等。其他增强功能则包括可实现丰富图形用户界面的 3D 图形加速功能,以及用于确定性实时处理的协处理器。此外,此类器件支持高级操作系统 (HLOS)。Linux 可从 TI 免费获取,其它 HLOS 软件可从 TI
5、的设计网络和生态系统合作伙伴处获取。Sitara AM5718:AM571x 处理器通过一套全集成混合处理器解决方案提供高处理性能。这些处理器还将可编程的视频处理功能与高度集成的外设组完美融合(图 2)。图 2:Texas Instruments 的 Sitara AM571x 功能框图。(图片来源:Texas Instruments)可编程功能是通过具有 Neon 扩展组件的单核 ARM Cortex-A15 RISC CPU 和 TI C66x VLIW 浮点 DSP 内核实现的。借助 ARM 处理器,开发人员能够将控制函数与在 DSP 和协处理器上编程的视觉算法分离开来,从而降低系统软件
6、的复杂性。此外,TI 为 Arm 和 C66x DSP 提供了一系列完整的开发工具,其中包括 C 编译器、用于简化编程和调度的 DSP 汇编优化器、可查看源代码执行情况的调试界面等。Sitara AM571x Arm 处理器系列符合 AEC-Q100 标准。Sitara AM5728:这些处理器不仅具有与 AM571x 处理器相同的功能,还具有加密加速功能。66AK2G:66AK2G0x 系列提供基于 TI 经现场验证的 Keystone II (KS2) 架构的异构多核片上系统 (SoC) 处理器。这些处理器旨在应对需要集成以下功能的应用:DSP 和 Arm 性能;用于网络和加密功能的硬件加
7、速;高速外设和存储器接口;支持高级操作系统 (HLOS)。66AK2G0x 与基于 KS2 的现有 SoC 设备类似,可以让 DSP 和 Arm 内核控制系统中的所有存储器和外设。此架构有助于最大限度地提高软件灵活性,其中以 DSP 或 Arm 为中心的系统设计可以互换使用。此外,66AK2G0x 通过在处理器核、共享存储器、模块中的嵌入式存储器和外部存储器接口中广泛实施纠错码,显著提高设备可靠性。基于对软错误率和通电时间的全面分析,指定 66AK2G0x 零件可满足广泛的工业和汽车应用需求。此外,TI 为 Arm 和 C66x DSP 提供了一系列完整的开发工具,其中包括 C 编译器、用于简
8、化编程和调度的 DSP 汇编优化器、可查看源代码执行情况的调试界面等。超声波感应 MSP430 微控制器MSP430FR6047:此超声波感应和测量 SoC 系列是针对水表和热量计进行了优化的高度集成微控制器 (MCU)(图 3)。这些 MCU 具有集成的超声波感应解决方案模块,可针对多种流速提供高精度。该模块高度集成,需要的外部元器件极少,因而有助于实现超低功耗计量并降低系统成本。图 3:Texas Instruments 的 MSP430FR604x 功能框图。(图片来源:Texas Instruments)MSP430FR6047 MCU 采用集成式低功耗加速器模块,实施基于 ADC 的
9、高速信号采集以及后续经优化的数字信号处理,为电池供电型计量应用提供了一款理想的超低功耗、高精度计量解决方案。集成式以太网物理层 (PHY) MCUMSP432E:SimpleLink MSP432E401Y Arm Cortex-M4F 微控制器非常适用于需要强大的控制处理和连接功能且具有成本效益的应用。这些 MCU 集成了大量丰富的通信功能,使高度互连的设计能够实现功率和性能的实时控制。这些微控制器具有集成式通信外设以及其他高性能的模拟和数字功能,为开发从人机界面 (HMI) 到联网系统管理控制器在内的许多目标应用奠定了坚实的基础。以太网工业接口块DP83822I:DP83822 是一款低功
10、耗单端口 10/100Mbps 以太网 PHY 收发器。它提供所有所需物理层功能以支持通过标准双绞线电缆和连接到外部光纤收发器发送和接收数据。此外,DP83822 还可通过 IEEE 802.3 标准介质无关接口 (MII)、吉比特介质无关接口 (GMII) 或简化型吉比特介质无关接口 (RGMII) 灵活地连接到 MAC。同时,DP83822 能够凭借自身的快速下行链路时序和强制模式下的自动 MDIX 功能支持多条工业总线,并提供集成回送功能、内置自检和电缆诊断工具。DP83867:该器件是一款稳健耐用型低功耗全功能物理层收发器,它集成了 PMD 子层以支持 10BASE-Te、100BAS
11、E-TX 和 1000BASE-T 以太网协议。在 ESD 电路保护方面,DP83867 超过了 8kV IEC 61000-4-2(直接接触)标准。DP83867 可轻松实现 10/100/1000Mbps 以太网 LAN,它通过外部变压器直接连接双绞线介质。该器件通过 IEEE 802.3 MII、GMII 或 RGMII 标准直接与 MAC 层相连。QFP 封装支持 MII/GMII/RGMII,而 QFN 封装仅支持 RGMII。带数字隔离的 RS-485 (ISO1176T):ISO1176T 是一款隔离式差分线路收发器,具有可为隔离变压器提供初级电压的集成式振荡器输出。ISO117
12、6T 的接地环路已断开,允许器件在更大的共模电压范围内工作,因而适用于长传输线路。隔离式 CAN 收发器 (ISO1050):ISO1050 是一款满足 ISO11898-2 标准的电位隔离 CAN 收发器。该器件具有通过二氧化硅绝缘片隔离的输入和输出缓冲器,实现了高达 5,000 VRMS (ISO1050DW) 和 2,500 VRMS (ISO1050DUB) 的电隔离能力。配合隔离式电源使用时,该器件有助于防止数据总线或其它电路中的噪声电流进入本地接地,以避免干扰或损坏敏感电路。IO-Link 收发器 (TIOL111):此收发器系列实现针对工业双向点到点通信的 IO-LINK 接口(
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