隨著數字化更深地融入我們生活的方方面面，不同設備和機器之間持續交換的數據量也在不斷增加。特別是在工業領域，傳統的通信技術開始達到極限，而以太網（本例中為工業以太網）開始成為新的標準。借助以太網，可以在長達100米的距離內實現千兆級的較高數據速率，如果使用光纖電纜，甚至能達到幾千米。

以太網是IEEE 802.3中規定的一種接口規范。以太網物理(PHY)層是IEEE 802.3的其中一個元素。它是一種收發器組件，用于發送和接收數據或以太網幀。在OSI模型中，以太網覆蓋第1層（物理層）和第2層（數據鏈路層）的一部分。

物理層指定電信號類型、信號速率、介質和連接器類型以及網絡拓撲。以太網PHY可以映射到該層中，如表1所示。

PHY構成物理接口，負責對純數字系統和信號傳輸介質之間傳輸的數據進行編碼和解碼。因此，它代表著接口的數字連接層和電子連接層之間的橋梁。

數據鏈路層定義在介質上進行通信的方式，以及傳輸和接收消息的幀結構。這意味著，它定義著如何排列來自線路的位來從位流中提取數據。在以太網中，這稱為介質訪問控制(MAC)，它緊鄰著PHY，但在數據鏈路層中。MAC通常會集成到控制器或開關中。

PHY可以是分立元件，也可以集成到以太網控制器中。圖1的簡化框圖中顯示了所需的以太網組件和分立式PHY。

圖1. 以太網連接的簡化框圖。

如果設計必須采用分立式PHY，那么在選擇PHY時應牢記幾個標準。

選擇工業PHY時應考慮的幾個重要標準

在工業應用中，數據傳輸和網絡必須能夠在較寬的溫度范圍內保持高度可靠性并具有故障安全功能。所有組件均需如此。

網絡周期時間

網絡周期時間是控制器收集和更新所連器件的數據所需的時間。具有低延遲的PHY可以縮短網絡周期時間，從而改善網絡更新時間，對于時間關鍵型應用，這一點至關重要。這樣一來，便可以將更多器件連接到網絡。

抗干擾能力/穩健性

工業應用中的工作環境通常都很惡劣。PHY會直接連接至或通過小型磁性元件連接至電纜，這些連接可能帶來干擾（輻射或傳導），所以PHY必須要能夠耐受常見的外部條件。

CISPR 32、IEC 61000-4-2至IEC 61000-4-6等EMC標準可以作為衡量PHY規范的基準。可靠的PHY有助于通過認證，以及避免通常較為繁瑣的重新設計工作。

損耗和溫度范圍

用于工業應用的器件通常采用IP65/IP66等級的防塵和防潮保護，這限制了用于冷卻電子器件的氣流。同時，工業應用中的器件常常需要承受高溫環境。此外，在線形和環形拓撲中，通常需要使用兩個以太網連接，因此也就需要兩個PHY，這使得與數據輸入和輸出相關的PHY損耗翻倍。所以，應選擇具有低損耗的PHY，以更大限度地降低器件的自發熱。

審核編輯：郭婷