【導讀】在IO-Link應用中
，收發器充當運行數據鏈路層協議（堆棧）的微控製器和24 V IO-Link信號線路之間的物理層接口。IO-Link通信涉及多種類型的傳輸，包括過程數據、值狀態、從站數據和事件。這樣一來，如果發生錯誤，便能快速識別、跟蹤和處理工業從站，幫助減少停機時間。IO-Link支持遠程配置；例如，如果需要調整觸發過程警報的閾值，可以通過IO-Link連接將更新的閾值發送到從站，以此方式進行調整，無需技術人員前往現場操作。

“一次做兩件事等於一無所成”—雖然拉丁文作家普布裏烏斯·西(xi)魯(lu)斯(si)對(dui)多(duo)任(ren)務(wu)處(chu)理(li)的(de)看(kan)法(fa)可(ke)能(neng)有(you)些(xie)極(ji)端(duan)，但(dan)有(you)時(shi)候(hou)

，多(duo)任(ren)務(wu)處(chu)理(li)可(ke)能(neng)會(hui)導(dao)致(zhi)任(ren)務(wu)無(wu)法(fa)按(an)最(zui)初(chu)預(yu)期(qi)的(de)方(fang)式(shi)完(wan)成(cheng)，或(huo)無(wu)法(fa)按(an)時(shi)完(wan)成(cheng)。隨(sui)著(zhe)工(gong)業(ye)過(guo)程(cheng)日(ri)益(yi)複(fu)雜(za)化(hua)，傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)執(zhi)行(xing)器(qi)等(deng)現(xian)場(chang)儀(yi)器(qi) 已yi發fa展zhan為wei同tong時shi執zhi行xing多duo項xiang不bu同tong的de任ren務wu

，包bao括kuo與yu過guo程cheng控kong製zhi器qi保bao持chi定ding期qi通tong信xin。這zhe給gei從cong站zhan微wei控kong製zhi器qi帶dai來lai了le額e外wai的de開kai銷xiao，必bi須xu妥tuo善shan管guan理li從cong站zhan微wei控kong製zhi器qi，否fou則ze過guo程cheng數shu據ju可ke能neng會hui丟diu失shi，從cong而er導dao致zhi生sheng產chan停ting機ji，現xian代dai工gong業ye通tong信xin協xie議yi應ying減jian少shao這zhe種zhong情qing況kuang的de發fa生sheng。

IO-Link時序

IO-Link是24 V、3線工業通信標準，支持工業從站和IO-Link主站之間的點對點通信，進而與更高級別的過程控製網絡進行通信。

圖1. IO-Link主站/從站通信接口。

在IO-Link應用中

，收發器充當運行數據鏈路層協議（堆棧）的微控製器和24 V IO-Link信號線路之間的物理層接口。IO-Link通信涉及多種類型的傳輸，包括過程數據、值狀態
、從站數據和事件。這樣一來

，如果發生錯誤，便能快速識別、跟蹤和處理工業從站，幫助減少停機時間。IO-Link支持遠程配置；例如，如果需要調整觸發過程警報的閾值，可以通過IO-Link連接將更新的閾值發送到從站，以此方式進行調整，無需技術人員前往現場操作。

IO-Link主站端口和從站之間的通信受到多個時序的限製，並按照名為M序列時間的固定時間表進行。M序列消息包括從IO-Link主站發送到從站的命令或請求，以及來自從站的回複消息。圖2所示為M序列中的時序參數
，其中包括IO-Link主站端口和從站消息之間的消息。從站必須在從站響應時間 tA內響應主站，該時間範圍為1 Tbit至10 Tbit（Tbit = 位時間）。對於COM3波特率
， tA 應介於4.3 µs和43 µs之間。如果響應時間超出此範圍
，則會發生通信故障。

圖2. IO-Link通信中的M序列時序。

如果未能準時

IO-link從站微控製器需要同時執行多項任務，因此可能難以在為 tA指定的可接受時間窗口內響應請求。在執行微控製器不能中斷的任務時尤其如此
，此類型任務通常被稱為不可屏蔽中斷(NMI)。如果從站微控製器在指定時間窗口內未做出響應

，則通信中斷
，必須重新啟動。

例如，對於超聲波測距傳感器，微控製器需要執行的一些任務包括：

管理數據鏈路

一個更好的替代方案是使用收發器來管理通信路徑中的數據鏈 路和物理層。MAX22516 IO-Link狀態機（圖3）集成了IO-Link從站收發器中常見的所有功能，包括24 V C/Q、集成降壓型DC-DC轉換器以及5 V和3.3 V線性穩壓器。

圖3. 帶收發器和集成DC-DC轉換器的MAX22516 IO-Link狀態機

該設備是第一個包含全功能狀態機的收發器
，可全麵管理IO-Link數據通信的時序。它能夠自動處理與IO-Link主站的通信，以處理配置和維護請求等

，並能夠使用微控製器寫入寄存器和FIFO的de數shu據ju來lai處chu理li數shu據ju傳chuan輸shu。使shi用yong該gai收shou發fa器qi的de一yi個ge主zhu要yao好hao處chu是shi
，在zai為wei傳chuan感gan器qi選xuan擇ze微wei控kong製zhi器qi時shi
，它ta提ti供gong了le更geng多duo的de選xuan擇ze
，因yin為wei從cong站zhan微wei控kong製zhi器qi不bu需xu要yao管guan理li與yuIO-Link主站通信的任務。

MAX22516監控來自IO-Link主站的傳入消息。收到完整的索引服務數據單元(ISDU)配置或維護請求後，該收發器自動向IO-Link主站發送ISDU BUSY消息，並通知從站微控製器通信已成功完成。如果時間允許

，微控製器可將按需數據加載到ISDU FIFO中
，這項任務通常需要多個周期才能完成。收發器使用輸入過程數據(PDIn)和輸出過程數據(PDOut) FIFO中的數據來管理PDIn和PDOut

，允許微控製器將數據寫入PDIn FIFO並從PDOut FIFO讀取，不受任何時間限製。集成緩衝區確保FIFO中的數據在處理前不會丟失或被覆蓋。

圖4展示了與使用單一微控製器的應用相比，使用該收發器如何顯著減少從站響應IO-Link主站所需的時間。從站響應時間縮短超過50%，同時變化幅度也從12 µs大幅降至0.25 µs。

圖4. 比較使用單一微控製器（左）和MAX22516（右）管理IO-Link通信的應用的響應時間。

MAXREFDES281 IO-Link從站參考設計（圖5）采用MAX22516，可用於驗 證不同類型IO-Link傳感器的時序性能。

圖5. MAXREFDES281 IO-Link從站參考設計。

結論

微控製器需要同時管理多項任務，這意味著它們有時難以滿足IO-Link數據通信的時序規範。一些設備製造商使用第二個微控製器來管理IO-Link堆棧，但該方法令人難以接受。現在不再需要該雙微控製器方法，因為MAX22516 IO-Link收發器集成了一個可以管理所有IO-Link通信的狀態機，讓主要從站微控製器能夠執行其他時間關鍵型任務。

文章來源：亞德諾半導體

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