对于工厂自动化和流程自动化来说，基于以太网的工业通信不再是一个遥不可及、难以实现的愿景。

但由于成本、复杂性和可扩展性的挑战，串行接口仍是有线通信的标准，鉴于 IO-Link 和 RS-485 的成本效益和可靠性，这也是可以理解的。设计和软件工程师们也熟悉这些标准。

然而，新的嵌入式处理器技术通过集成对 MAC、以及 EtherCat 和 Profinet 等各种工业以太网协议的支持，帮助加快向以太网的转变。我们的处理器团队采访了多位德州仪器专家，了解他们针对工业通信设计挑战的深入见解，以及嵌入式处理器在以太网普及过程中发挥的作用。

用于工业通信的以太网的主要优势

要满足现代制造流程对提升效率和灵活性的需求，就需要通信协议能够处理互联式系统快速增加的带宽。随着更多的传感器以及边缘人工智能 (AI) 等更高级别的处理功能的使用，这些环境中的系统需要可靠、快速地传输越来越多的数据。

这是以太网非常有优势的领域，它提供了一种低延迟传输数据的机制，尤其适用于时间敏感型网络连接和 EtherCAT、Profinet 等协议。

“我们正处于迈向工业 4.0 的转型之旅中，越来越多的工厂采用以太网来满足现代系统的高带宽需求，并更多地利用数据驱动型决策能力。”德州仪器工厂自动化和控制总经理 Alex Weiler 表示，“以太网增强了工厂和流程自动化的实时能力，使下一代制造业能够更多地结合机器学习、预测性分析和自主机器人功能。”

嵌入式处理器如何支持向以太网的过渡

在工业通信设计中，嵌入式处理器可确保系统之间的可靠通信。在基于以太网的网络中，它们仍将扮演同样的角色，但也有潜力发挥更大的作用 – 尤其是在预测性维护和系统监控方面。

德州仪器处理器部门的副总裁 Roland Sperlich 表示：“在向基于以太网的通信过渡的过程中，嵌入式处理器（从微控制器到微处理器）发挥着关键作用，有助于管理互联系统之间日益增加的数据量，并确保跨网络协议的互操作性。类似德州仪器 AM2432 微控制器 这样的器件可提供更强的处理能力和集成组件，以及易于使用的开源软件，有助于提升工业系统中实时控制和通信发挥的潜力。”

虽然嵌入式处理器在工业通信设计中的作用从未改变，但将现代器件与适当的软件配合使用，可以优化基于以太网的设计。

“随着如今的嵌入式处理器计算性能不断提高，工程师可以通过复杂的软件，针对基于以太网的协议加强实时控制。”Weiler 表示。

德州仪器的半导体器件产品系列涵盖了各种产品，从具有成本效益的微控制器，到基于 Arm® Cortex®-A72x 的高性能片上系统，无所不包。这些器件将传统的实时控制和检测功能与通信、存储、安全和数据处理功能相结合，而在以前，只有更高级的系统才具有这些功能。这些器件还支持多种现场总线协议和工业以太网协议，速度最高可达 1Gbps，可帮助设计人员更好地管理向以太网的过渡。

在流程和工厂自动化的过程中，向以太网过渡的后续行动

工厂内外，以太网连接设备组成的生态系统日益扩大，这些设备之间的连接性得到增强，可继续提升效率并优化整个供应链。能够支持日益增加的传感器捕获的更多数据，并增强处理能力，也意味着能够在制造过程中实现更高的灵活性，还能通过边缘 AI 功能在网络边缘支持更多的智能和决策。

德州仪器高级技术人员 Pekka Varis 表示：“在工厂中广泛采用以太网的旅程始于更高带宽、实时通信，现在正将包括 AI 处理。随着半导体技术的进步，更多数据能够在互联应用之间传输，可在传感器主动收集数据的网络边缘做出更多决策，这将降低延迟，并最终实现更高效、更安全的运行。”