産業機器向けEthernetの変革！10Base-T1L シングルペアイーサネット

Texas Instruments社製 Single Pair Ethernet PHY © Macnica, Inc.

1. ラインナップ 2. お勧めデバイス ～DP83TD510E～ 目次 3. シングルペアイーサネットとは 4. 対象アプリケーション 5. 評価ボード ～DP83TD510E-EVM～ © Macnica, Inc. 2

1. ラインナップ TI社製 Ethernet PHY IC DP83869 RGMII / SGMII DP83867 RGMII / SGMII DP83822 RGMII / RMII / MII DP83826 RMII / MII DP83825 RMII DP83848 RMII DP83TG720S-Q1 RGMII / SGMII DP83TC811R-Q1 RGMII / RMII / MII DP83TC811S-Q1 SG,RG,RMII / MII DP83TD510E ※ RGMII / RMII / MII ：車載品 0~70℃ -40~85℃ -40~105℃ -40~125℃ © Macnica, Inc. Single Pair ENET Standard ENET 10M 100M 1GbE 10/100M 1GbE PHY PHY PHY PHY PHY

2. お勧めデバイス～DP83TD510E～ 1本のツイストペアケーブルで10Mbps最大1.7km伝送で産業用通信を実現 ◆概要 ◆保護性能 • 準拠仕様 • ESD - IEEE 802.3cg 10Base-T1L - HBM : ±2 kV (MDIpin以外） • ケーブル長 ±6 kV (MDIpin) - 最大1700m @master/slave 固定モード - CDM : ±1 kV • 電源仕様 • IEC 61000-4-4 - 3.3V単一駆動 - EFT ±4 kV at 5 KHz, 100 kHz - I/O電圧: 1.8V,2.5V or 3.3V • IEC61000-4-5 • 消費電力 - surge ±2kV at 1,2/50us, 8/20us - 45 mW @1V p2p • IEC 61000-4-2 - 99 mW @2.4V p2p - Contact discharge ±4 kV • MACインターフェース - Air discharge ±8 kV - MII • EMC - RMII (Master / Slave Mode） - CISPR22 radiated emission class B - RGMII • 温度範囲 ◆製品ページ -40 ～ +105℃ https://www.ti.com/product/ja-jp/DP83TD510E © Macnica, Inc.

3. シングルペアイーサネットとは シングルペアイーサネットの特長 ◆ 2芯ケーブル1本でLANケーブルより軽量、安価、小コネクター ◆ 10Mbpsかつ１000mの通信 ◆ PoDL(Power over Data Lines)により 最大52W電力伝送 © Macnica, Inc.

3. シングルペアイーサネットとは スタンダードイーサネットとシングルペアイーサネットの違い スタンダードイーサネット シングルペアイーサネット Cable type 2 ツイストペア / 4 ワイヤー 1 ツイストペア / 2 ワイヤー IEEE仕様 802.3i 802.3u 802.3ab 802.3cg 802.3bw 802.3bp 規格 10Base-T 100Base-TX 1000Base-T 10Base-T1L 100Base-T1 1000Base-T1 速度 10Mbps 100Mbps 1Gbps 10Mbps 100Mbps 1Gbps 伝送距離 100m 1000m 15m 15m 多重 半二重 全二重 全二重 全二重 全二重 全二重 出典：Texas Instruments https://www.tij.co.jp/jp/lit/wp/snla360/snla360.pdf © Macnica, Inc.

3. シングルペアイーサネットとは 電力重畳 (PODL : Power Over Data Lines) スタンダードイーサネットと同様にシングルペアイーサネットも電力重畳が可能です。 クラス10以降はIEEE802.3cgにて定義されており、最大52Wまでの電力負荷が供給可能です。 絶縁用コンデンサ 送信/受信データ MCU MAC IF Single pair 接続先 /CPU Ether PHY (MII, RMII) (10Base) PSE or DCDC 接続側 受電回路 Class 10 11 12 13 14 15 VPSE(max)(V) 30 30 30 58 58 58 VPSE_OC(min)(V) 20 20 20 50 50 50 VPSE(min)(V) 20 20 20 50 50 50 IPE(max)(mA) 92 240 632 231 600 1579 Pclass(min)(W) 1.85 4.8 12.63 11.54 30 79 VPD(min)(V) 14 14 14 35 35 35 PPD(max)(W) 1.23 3.2 8.4 7.7 20 52 © Macnica, Inc.

3. シングルペアイーサネットとは 他の産業系通信との通信距離＆通信速度の違い Field bus 最大伝送長 最高速度 PROFIBUS DP 9.6Kb/s @ 1200m 12Mb/s @ 100m CANopen 10Kb/s @ 5000m 1Mb/s @ 20m Modbus RTU 100Kb/s @ 1200m 2Mb/s @ 50m CC-Link 156Kbps @ 1.2km 10Mb/s @ 100m HART 1.2kb/s @ 1524m - PROFIBUS PA 31.25Kb/s @ 1900m - INTERBUS 500Kb/s @ 400m - シングルペアイーサネット 10Mb/s @ 1000m (2.4V) IEEE802.3cg - 10BASE-T1L [10Mb/s @ 200m (1V)] © Macnica, Inc.

4. 対象アプリケーション 火災警報器制御パネル(FACP) ・大型施設等だと各拠点間が3km～4kmになる (長距離伝送) ・信号線と電力線でケーブルが多い (コストup、配線スペース圧迫) シングルペアイーサネット (10Base-T1L)であれば、 PoDL(電力重畳, ケーブル給電)を介してリピーターを使用することで、全ての拠点を1本の差動ケーブルでつなげる。 手動 二酸化炭素 熱感知器 煙感知器 火災信号 FACP-1 火災警報器 検出器 ・ ・ 手動 二酸化炭素 熱感知器 煙感知器 火災警報器 検出器 SPE Repeater +PoDL 拠点間が1000m以上のため、リピーターを挿入 手動 二酸化炭素 熱感知器 煙感知器 火災信号 FACP-N 火災警報器 検出器 ・ ・ 手動 二酸化炭素 熱感知器 煙感知器 火災警報器 検出器 © Macnica, Inc.

4. 対象アプリケーション エレベーター ・機械室からエレベーターまでが500m以上になることも (スタンダードイーサネットでは100mMAX、ファイバーケーブルは屈曲でNG) ・ビデオストリーミングでは10Mbpsの高いレートが必要 (CANは最大500kbps) シングルペアイーサネット (10Base-T1L)であれば、 長距離伝送、屈曲、伝送レートをすべて満足。さらに、PoDLを介して電力供給も可能。 ■従来のシステム構成■ ■10Base-T1LとCANの併用■ ■次世代：10Base-T1L, -T1Sの併用■ 機械室 機械室 機械室 トラクション エレベータ トラクション エレベータ エレベータ トラクション コントローラ インバータ コントローラ インバータ コントローラ インバータ M Standard Ether M M -SPE変換機 CANを使った通信 10Base-T1Lを使った通信 10Base-T1Lを使った通信 上限500m, 最大500kbsp 上限1000m, 最大10Mbps 上限1000m, 最大10Mbps CAN-SPE Ether SW T1L⇔T1Sに変換 CAN 変換機 CAN (変換機) SPE-T1S 10ノード程度 10ノード程度 10ノード程度 操作 ドア センサー 操作 ドア 操作 ドア ・・・ パネル コントローラ センサー センサー ・・・ パネル コントローラ ・・・ パネル コントローラ エレベーター本体 エレベーター本体 エレベーター本体 © Macnica, Inc.

4. 対象アプリケーション IPカメラ ・スタンダードイーサネットでは100mごとにリピーターが必要（コストup） ・電源供給＋通信の構成ではケーブルが多い (コストup、配線スペース圧迫) シングルペアイーサネット (10Base-T1L)であれば、 リピーター無しで通信距離を1km、1本の差動ケーブルで配線できる (PoDLを使えばIPカメラに電力供給も可能) ■10Base-Tでの構成■ 1000m IPカメラ 100m 100m 100m Netwok Ethernet Ethernet 100m ・・・・・ Video Recorder Repeater Repeater (PoE, PSE) 100m毎にリピータが必要 ■10Base-T＋10Base-T1Lの構成■ IPカメラ SPE－ Standard Netwok Standard Ether-SPE Video Recorder Ether変換機 10Base-T1Lでの通信 変換機 (PoE, PSE) 10Base-T→10Base-T1L (1000m, 10Mbsp) 10Base-T1L→10Base-T ■次世代：10Base-T1Lのみの構成■ IPカメラ Netwok Video Recorder 10Base-T1Lでの通信 SPE＋PoDL (1000m, 10Mbsp) © Macnica, Inc.

5. 評価ボードについて DP83TD510E-EVM：https://www.ti.com/tool/ja-jp/DP83TD510E-EVM お手軽に10Base-T1Lを評価するために、10Base-T1L⇔10Base-TXのブリッジ機能を持つEVMが用意されています。 10Base-TXの通信用のDP83822、10Base-T1L用のDP83TD510の2つのPHYが搭載されています。 ◆構成 ◆外観 出典：Texas Instruments – User’s Guide『DP83TD510E-EVM User’s Guide』 出典：Texas Instruments – Home page https://www.tij.co.jp/jp/lit/pdf/snlu271 『DP83TD510E Low power 10Base-T1L single-pair Ethernet PHY evaluation module』 https://www.tij.co.jp/tool/jp/DP83TD510E-EVM 下記のように、2台使用することで10Base-TXと接続、ブリッジとして10Base-T1Lの動作検証も可能です。 10Base-TX DP83TD510E 10Base-T1L DP83TD510E 10Base-TX EVM EVM © Macnica, Inc.

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