布景与根本跟着工业4.0的鼓起，人们对可重设置的双向数据�����APP交互的智能传感器/履行器的需求显著上升。为此，主动化范畴的很多出名厂商一路开辟了自力在现场总线的传感器和履行器的通讯尺度：IO-Link，这是一种相对较新的工业传感器尺度，今朝已显现出敏捷增加态势。据IO-Link相干组织猜测，截至当前，行业利用撑持IO-Link尺度的节点已跨越2700万个，而这个数字仍在不竭爬升。图1 .IO-Link nodes增加趋向（图源IO-Link.com）IO-Link手艺界说了用在将传感器和履行器毗连到主站单位的接口尺度，其遵照的规范和尺度是IO-Link Interface and System Specification（V1.1.1 or V1.1.2和最新的V1.1.3）和IEC 61131-9尺度。IO-Link系统是IO-Link Master和IO-Link Device（Sensor、Actuator和Hub）之间的数字点对点毗连，IO-Link通讯自力在所利用的Fieldbus。另外，IO-Link还能够经由过程IO-Link Hub在系统中毗连没有IO-Link输入输出的装备（遵照IEC 61131-2的sensor or Actuator）。图2.IO-Link系统利用概述IO-Link Master能够有两种工作模式，别离是IO-Link mode和SIO mode，其能够在任何端口零丁设置，每一个端口只能毗连一个IO-Link Device。通讯老是从IO-Link Master的Wake-up pulse（80μs）最先，后跟测试动静（Type_0的M序列），期待IO-Link Device的响应消息。在SIO mode下，传感器/履行器的工作体例与保守的传感器/履行器近似，丈量值和开关状况经由过程数字量与传感器/履行器通讯；在IO-Link mode下，肯定通讯速度和最小周期时候（Cycle time）后成立通讯（Master撑持4.8Kbit/s、38.4Kbit/s、230.4Kbit/s三种波特率，Device仅撑持此中一种波特率），经由过程一系列动静（M序列）互换数据，能够选择分歧的M序列类型（Type_1_x/Type_2_x）来知足IO-Link Device的特定需求（扫描速度、进程数据量等）。每一个IO-Link Device的属性、功能和参数都在IO-Link装备描写文件（IODD）中暗示。图3.IO-Link接口物理层界说 图4.Master与Device成立通讯的进程注：Master发送叫醒电流脉冲（WURQ）后，接着发送（COM1、COM2、COM3分歧传输速度）测试动静，直到取得Device响应，通讯成立。 图5.O-Link 动静序列（M序列） ADI的IO-Link相干产物和方案手艺型授权代办署理商Excelpoint世健的项目师Tony Wang引见了当前ADI可用在设想IO-Link Master和IO-Link Device（Sensor、Actuator和Hub）的相干芯片级设想参考方案。下图为IO-Link系统中相干产物的设想参考框图。图6.IO-Link系统ADI芯片级利用框图1、IO-Link Master设想Tony暗示，年夜大都IO-Link Master设想中首要包罗四种组件：一是用在处置数据的微节制器，在利用IO-Link Master的环境下，也运转和谈栈；二是用在物理层的IO-Link Master收发器；三是用在现场总线通讯的工业以太网节制器；四是电源，和用在供给浪涌庇护的TVS、ESD等。别的IO-Link Master设想的首要挑战包罗散热（Heat）、鲁棒性（Robustness）、驱动能力（Drive capability）、软件（Software）。 2、ADI在IO-Link Master设想中的劣势 IO-Link Master收发器：MAX14819/MAX14819A引见ADI的MAX14819/MAX14819A是低功耗、双通道的IO-Link主站收发器。该收发器包罗两个辅助数字输入（DI）通道，完全合适最新的IO-Link和二进制输入尺度和测试规范，遵照IEC 61131-2、IEC 61131-9和IO-Link 1.1.3尺度。图7.MAX14819/MAX14819A（集成Framers and L+ Supply Controllers）功能框图MAX14819与MAX14819A的特点和长处:●  CQ_ DRIVER的1Ω（typ）导通电阻，削减25%的能量耗损●  两个通道共1.9mA（typ）的供电电流●  集成了L+ Supply Controllers，具有年夜容性负载充电能力和2A或更高的负载电流●  集成了Frame Handler，削减了对MCU的UART需求●  每一个通道自带Cycle Timer，削减对MCU切确按时器的需求●  经由过程逻辑地址输入A1和A0，在一个SPI总线上答应最多四个MAX14819/MAX14819A●  CQ_ DRIVER可自力设置装备摆设为push-pull、NPN、PNP模式输出，可选电流规模从100mA到500mA●  65V绝对最年夜额定值，在其要害引脚上（VCC，CQA，CQB，DIA，DIB，L+A，L+B，SN1A，SN1B）●  -40°C至+125°C的工作温度规模MAX14819与MAX14819A的分歧点：●  MAX14819A具有Device Message Response Time Checking功能（tA，参考图5）●  MAX14819A比MAX14819具有更高的L+阈值●  MAX14819A领受器比MAX14819具有更高的高频旌旗灯号隔离能力ADI合作的3家IO-Link和谈栈公司，能够为终端设想客户供给更多的IO-Link和谈栈开辟选择。图8.ADI合作的3家IO-Link和谈栈公司ADI还供给多种评估板资本，便利终端客户评估与进修。图9.ADI评估板资本3、IO-Link Hub设想年夜大都IO-Link Hub设想中首要包罗四种组件：一是用在处置数据的微节制器，在利用IO-Link Hub的环境下，也运转和谈栈；二是用在物理层的IO-Link Device收发器；三是用在毗连传感器/履行器的高边/低边输出开关，输入开关等；四是电源，和用在供给浪涌庇护的TVS、ESD等。IO-Link Hub设想的首要挑战一样包罗散热（Heat）、鲁棒性（Robustness）、驱动能力（Drive capability）、软件（Software）。 4、ADI在IO-Link Hub设想中的劣势 IO-Link Hub收发器：MAX14827A/MAX14828引见MAX14827A集成了工业传感器中常见的高压功能，包罗驱动器和调理器。MAX14827A具有两个自动反极性庇护的超低功耗驱动器，可工作在一般的24V供电电压至60V。图10.MAX14827A功能框图MAX14827A的特点和长处:●  很是低的功率消耗（2.3Ω/2.7Ω（typ）导通电阻）●  集成了LDO和LED驱动器●  热插拔电源庇护●  具有自动反向极性庇护功能的驱动器●  65V绝对最年夜额定值●  MAX14828与MAX14827A的Pin和软件兼容注：MAX14827A-Dual Driver；MAX14828- Single Driver；MAX14829- Pin Controlled，Dual Driver。 IO-Link Hub收发器：MAX22513/MAX22514引见MAX22513是双通道低功耗IO-Link Device收发器，内部具有高效的DC-DC降压稳压器和两个内部线性稳压器，和集成的浪涌庇护器件，很是鲁棒性的通讯。MAX22513具有低导通电阻驱动器（C/Q和DO/DI），可选择的驱动器电流限制和过流庇护，以削减传感器利用中的功耗。图11.MAX22513功能框图MAX22513的特点和长处:●  集成了高效的DC-DC降压调理器（可输出2.5到12V@300mA）●  集成了±1kV/500Ω的浪涌庇护功能●  很是低的功率消耗（2.1Ω/2.3Ω（typ）导通电阻）●  集成了LDO和LED驱动器●  集成了切确的振荡器●  热插拔和自动反向极性庇护功能●  65V绝对最年夜额定值注：MAX22513-Dual Driver；MAX22514- Single Driver；MAX22515- Dual Driver（no DC-DC）。图12.IO-Link Device收发器散热对照 IO-Link Hub高边输出开关：MAX14915/MAX14916/MAX14917引见MAX14917有8个高边输出开关，每一个通道供给高达700mA（min）的持续电流。MAX14917有一个SPI接口，能够菊花链毗连，答应与多片MAX14917共用一个SPI总线。两个看门狗按时器供给了对主装备毗连的额外平安查抄。MAX14917具有4 x 4 LED交叉矩阵，可供给每一个通道状况的视觉唆使。图13.MAX14917功能框图注：MAX14917不具有诊断功能，MAX14915/MAX14916具有诊断功能。MAX14917只在菊花链设置装备摆设中与MAX14915兼容。MAX14917的特点和长处:●  65V绝对最年夜供电规模和集成了1KV的浪涌庇护功能●  切确的输出电流（0.7A，min）●  在125℃时250mΩ（max）导通电阻●  过热庇护功能●  紧凑的6mm x 6mm QFN封装 IO-Link Hub低边输出开关：MAX14919/ MAX14919A引见图14.MAX14919/MAX14919A功能框图MAX14919/MAX14919A的特点和长处:●  165V绝对最年夜供电规模和集成了1KV的浪涌庇护功能●  电阻设置切确的电流限制（100mA到800mA）●  在125℃时300mΩ （max）导通电阻●  过热庇护和反向电流庇护功能●  紧凑的6.5mm x 6.5mm 20-TSSOP或4mm x 5mm 20-TQFN封装为了知足未来的需求，数据通明度和通讯必需分歧延长至比节制层更深的条理。那末若何在主动化系统中充实操纵智能传感器和履行器？谜底是采取开放式通讯尺度的IO-Link。同时，跟着所采取的履行器和传感器变得愈来愈智能，也更需要开放的IO-Link通讯尺度阐扬感化，使传感器/履行器层直至主动化层都连结较高数据通明度。ADI的IO-Link相干产物息争决方案，让客户能够快速、便利的去评估主动化系统机能，Excelpoint世健还能够供给相干手艺撑持和指点，深切撑持客户完成全部IO-Link相干产物的设想开辟，帮忙客户缩短产物开辟周期。