FPGA

设计坊第三期：灵活的工业以太网解决方案

2019-07-16 01:02发布

站内问答 / FPGA
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本期和大家分享的是灵活的工业以太网解决方案。这篇文章主要介绍利用 Altera ® FPGA 在一块 PCB 上实现多标准工业以太网功能。阐述了FPGA 实现的优点，概述了 FPGA 开发流程、工具和技术，以便于开发通用并且易于维护的解决方案。

先来说说以太网：
自从 Xerox 公司在上个世纪 70 年代中期引入以太网概念，并由 IEEE 802.3 在 1983 年标准化后，以太网已经成为世界上计算机通信的事实标准。

以太网从 3-Mbps 的铜缆系统发展到可靠性更高、成本更低的 100-Mbps 非屏蔽双绞线 (Cat5 UTP) 系统。

以太网技术不断发展，市场上已经有支持 1-Gbps 以太网的器件，10-Gbps 器件也浮出水面，以太网今后将继续服务于市场


本期设计坊，以下几个问题和大家一起来探讨

1. 说说你所知道的以太网标准有哪些？

2. 目前比较流行的PROFINET、EtherNet/IP 和 EtherCAT以太网标准各自有哪些优缺点呢？大家来比较下


3. 随着市场上标准数量的增多，以及标准的不断发展，采用多块电路板的解决方案怎样才能最有效，同时迅速支持新功能和其他协议 ?

4. 采用FPGA实现通用工业以太网解决方案有哪些优点呢？

欢迎大家回帖参与讨论。

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中文版本：灵活的工业以太网解决方案


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2条回答
michael_xing
2019-07-16 06:31
1. 说说你所知道的以太网标准有哪些？
IEEE 802.1 局域网协议高层
IEEE 802.2 逻辑链路控制
IEEE 802.3 以太网
IEEE 802.4 令牌总线
IEEE 802.5 令牌环
IEEE 802.8 FDDI
IEEE 802.11 无线局域网


2. 目前比较流行的PROFINET、EtherNet/IP 和 EtherCAT以太网标准各自

有哪些优缺点呢？大家来比较下

PROFINET由PROFIBUS国际组织（PROFIBUS International，PI）推出，是

新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。作为一项战略性的技术创

新，PROFINET为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案，囊括了

诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当

前自动化领域的热点话题，并且，作为跨供应商的技术，可以完全兼容工

业以太网和现有的现场总线（如PROFIBUS）技术，保护现有投资。

Ethernet/IP是一个面向工业自动化应用的工业应用层协议。它建立在标准

UDP/IP与TCP/IP协议之上，利用固定的以太网硬件和软件，为配置、访问

和控制工业自动化设备定义了一个应用层协议。

EtherCAT 是开放的实时以太网络通讯协议，最初由德国倍福自动化有限公

司(Beckhoff Automation GmbH) 研发。EtherCAT为系统的实时性能和拓扑

的灵活性树立了新的标准，同时，它还符合甚至降低了现场总线的使用成

本。EtherCAT的特点还包括高精度设备同步，可选线缆冗余，和功能性安

全协议(SIL3)。

3. 随着市场上标准数量的增多，以及标准的不断发展，采用多块电路板的

解决方案怎样才能最有效，同时迅速支持新功能和其他协议 ?
就通信领域而言，软件无线电的概念的提出和实践，证明了一种方案的优

势，那就是铁打的平台，造就不同的功能，功能的不同主要体现在软件的

不同实现。

目前，随着市场需求的不断变更，采用传统的重硬件轻软件的思路已经不

太适用，寻找可编程的硬件平台则是最佳出路。



4. 采用FPGA实现通用工业以太网解决方案有哪些优点呢？
开发周期短
更新时不用更换新的硬件，只需要更新软件
成本降低

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