ADIN1140是一款低功耗、高性能、单端口10BASE-T1S MAC-PHY,专为多点以太网连接应用而设计。
PHY符合10Mbps单对以太网的IEEE 802.3™-2022以太网标准。对于点对点(半双工)配置,标准规定最高可达15米,但ADIN1140已经测试了200米。对于多点配置,该标准允许在25米范围内至少有8个节点,而ADIN1140已在40多个节点的设置中经过验证。
支持物理层冲突避免(PLCA),以提高半双工通信系统的延迟和吞吐量性能。PLCA块包括PLCA协调器模式、突发模式和优先级模式。多个PLCA ID可以减少延迟,因为某些节点可以在PLCA周期内使用多个传输机会进行优先级排序。
物理层碰撞避免
PLCA是用于在半双工模式下运行的10BASE-T1SPHY的可选通用协调子层(gRS),在IEEE 802.3-2022规范的第148条中定义。PLCA是对CSMA/CD的增强,它控制载波侦听和冲突检测信号以增加功能,而不需要对MAC层进行任何更改。PLCA不是CSMA/CD的替代品,因为媒体访问仍然由现有的CSMA/CD功能处理。当需要时,10BASE-T1S网络可以在两种媒体访问控制方法之间无缝切换。
PLCA通过基于节点ID以轮询方式向网络上的每个节点授予传输机会来运行,该节点ID对每个节点都是唯一的。在每个传输机会期间,只允许具有相应节点ID的节点进行传输。
PLCA操作
ID=0的节点称为PLCA协调器。当该节点向网络发送BEACON以指示新的传输机会周期的开始时,PLCA周期开始。网络上的所有PHY都使用BEACON来同步其传输机会定时器(to_TIMER)。节点通过比较自BEACON以来经过的传输机会数量与其内部分配的节点ID来检测其分配的传输机会。当出现编程数量的传输机会时,PLCA协调器节点会发出另一个BEACON以再次开始循环。如果PLCA协调器节点发生故障,当没有检测到信标时,网络将回退到CSMA/CD进行媒体访问控制。这个落差被计算为2×(max_to_timer×max_plca_node_count+beacon_timer)比特时间,即2×(255×255+20)=130090比特时间=13.009ms。这是IEEE 802.3-2022第148.4.6.4条规定的。当在网络上再次检测到第一个信标时,节点切换回PLCA模式。
对于节点ID[0,N]的网络,PLCA周期由一个BEACON和N+1个传输机会组成。如果一个节点希望利用其传输机会发送数据包,它会发送COMMIT符号来通知所有其他节点它正在发送数据包。PLCA循环在分组传输结束时或在to_TIMER时段内没有传输任何内容的情况下移动到下一个传输机会。
PLCA具有许多优点。循环方案确保了对媒体的访问是公平的。PLCA周期导致有界的最大链路延迟,这意味着具有PLCA的10BASE-T1S网络是确定性的。TO_TIMER确保如果节点没有任何要传输的内容,PLCA周期将移动到下一个节点ID,并使活动节点使用大部分周期时间,从而最大限度地提高吞吐量。下图显示了PLCA循环的示例。

PLCA功能
除了PLCA操作部分中描述的正常PLCA操作外,ADIN1110还支持以下不同的PLCA功能,这些功能可以根据用户的使用情况启用:
突发模式:
在PLCA突发模式下,特定节点被配置为允许在单个传输机会期间传输多个帧,直至达到配置的限制。在突发模式下,在发送每一帧后,节点发送COMMIT符号,通知其他节点它有更多帧要传输。
优先级模式:
PLCA优先模式是一种能够实现优先级排序的功能,如传统的CAN总线。节点的优先级基于PLCA节点ID,按升序排列(ID=0为最高优先级)。要使用此功能,网络上的所有PLCA节点都必须启用优先模式。此功能可以与PLCA突发模式一起工作。优先级模式通过在任何节点发送任何数据包后重新启动PLCA循环来工作。这意味着,如果所有先前节点都没有要传输的内容,PLCA循环只会移动到下一个节点。
领队模式:
PLCA leader模式允许任何节点成为PLCA协调器节点,而不管PLCA ID如何。启用后,即使没有分配PLCA ID=0,任何节点都可以配置为将自己设置为PLCA协调者节点。当PLCA ID=0的节点不起作用时,这可用于选择备用PLCA协调器。当启用领导者模式时,节点会在网络上发送信标。系统必须确保只有在协调器节点发生故障时才这样做。一旦协调器节点恢复功能,两个节点就会在网络上发送信标。启用领导者模式的节点必须检测到这种情况,并且必须关闭领导者模式选项。请注意,这会导致公共汽车上的交通暂时中断。