图1 .IO-Link nodes增长趋势
（图源IO-Link.com）
IO-Link技能定义了用于将传感器和实行器连接到主站单元的接口标准，其遵守的规范和标准是IO-Link Interface and System Specification（V1.1.1 or V1.1.2以及最新的V1.1.3）和IEC 61131-9标准。
IO-Link系统是IO-Link Master和IO-Link Device（Sensor、Actuator和Hub）之间的数字点对点连接，IO-Link通信独立于所利用的Fieldbus。此外，IO-Link还可以通过IO-Link Hub在系统中连接没有IO-Link输入输出的设备（遵守IEC 61131-2的sensor or Actuator）。
图2.IO-Link系统运用概述
IO-Link Master可以有两种事情模式，分别是IO-Link mode和SIO mode，其可以在任何端口单独设置，每个端口只能连接一个IO-Link Device。通信总是从IO-Link Master的Wake-up pulse（80μs）开始，后跟测试（Type_0的M序列），等待IO-Link Device的相应信息。在SIO mode下，传感器/实行器的事情办法与传统的传感器/实行器类似，丈量值和开关状态通过数字量与传感器/实行器通信；在IO-Link mode下，确定通信速率和最小周期韶光（Cycle time）后建立通信（Master支持4.8Kbit/s、38.4Kbit/s、230.4Kbit/s三种波特率，Device仅支持个中一种波特率），通过一系列（M序列）交流数据，可以选择不同的M序列类型（Type_1_x/Type_2_x）来知足IO-Link Device的特定需求（扫描速率、过程数据量等）。每个IO-Link Device的属性、功能和参数都在IO-Link设备描述文件（IODD）中表示。
图3.IO-Link接口物理层定义
图4.Master与Device建立通信的过程
注：Master发送唤醒电流脉冲（WURQ）后，接着发送（COM1、COM2、COM3不同传输速率）测试，直到得到Device相应，通信建立。
图5.O-Link 序列（M序列）
ADI的IO-Link干系产品和方案
技能型授权代理商Excelpoint世健的工程师Tony Wang先容了当前ADI可用于设计IO-Link Master和IO-Link Device（Sensor、Actuator和Hub）的干系芯片级设计参考方案。下图为IO-Link系统中干系产品的设计参考框图。
图6.IO-Link系统ADI芯片级运用框图
1、IO-Link Master设计
Tony表示，大多数IO-Link Master设计中紧张包括四种组件：一是用于处理数据的微掌握器，在利用IO-Link Master的情形下，也运行协议栈；二是用于物理层的IO-Link Master收发器；三是用于现场总线通信的工业以太网掌握器；四是电源，以及用于供应浪涌保护的TVS、ESD等。
其余IO-Link Master设计的紧张寻衅包括散热（Heat）、鲁棒性（Robustness）、驱动能力（Drive capability）、软件（Software）。
2、ADI在IO-Link Master设计中的上风
IO-Link Master收发器：MAX14819/MAX14819A先容
ADI的MAX14819/MAX14819A是低功耗、双通道的IO-Link主站收发器。该收发器包括两个赞助数字输入（DI）通道，完备符合最新的IO-Link和二进制输入标准和测试规范，遵守IEC 61131-2、IEC 61131-9和IO-Link 1.1.3标准。
图7.MAX14819/MAX14819A（集成Framers and L+ Supply Controllers）功能框图
MAX14819与MAX14819A的特色和优点:
● CQ_ DRIVER的1Ω（typ）导通电阻，减少25%的能量花费
● 两个通道共1.9mA（typ）的供电电流
● 集成了L+ Supply Controllers，具有大容性负载充电能力和2A或者更高的负载电流
● 集成了Frame Handler，减少了对MCU的UART需求
● 每个通道自带Cycle Timer，减少对MCU精确定时器的需求
● 通过逻辑地址输入A1和A0，在一个SPI总线上许可最多四个MAX14819/MAX14819A
● CQ_ DRIVER可独立配置为push-pull、NPN、PNP模式输出，可选电流范围从100mA到500mA
● 65V绝对最大额定值，在其关键引脚上（VCC，CQA，CQB，DIA，DIB，L+A，L+B，SN1A，SN1B）
● -40°C至+125°C的事情温度范围
MAX14819与MAX14819A的不同点：
● 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吸收器比MAX14819具有更高的高频旗子暗记隔离能力
ADI互助的3家IO-Link协议栈公司，可以为终端设计客户供应更多的IO-Link协议栈开拓选择。
图8.ADI互助的3家IO-Link协议栈公司
ADI还供应多种评估板资源，方便终端客户评估与学习。
图9.ADI评估板资源
3、IO-Link Hub设计
大多数IO-Link Hub设计中紧张包括四种组件：一是用于处理数据的微掌握器，在利用IO-Link Hub的情形下，也运行协议栈；二是用于物理层的IO-Link Device收发器；三是用于连接传感器/实行器的高边/低边输出开关，输入开关等；四是电源，以及用于供应浪涌保护的TVS、ESD等。
IO-Link Hub设计的紧张寻衅同样包括散热（Heat）、鲁棒性（Robustness）、驱动能力（Drive capability）、软件（Software）。
4、ADI在IO-Link Hub设计中的上风
IO-Link Hub收发器：MAX14827A/MAX14828先容
MAX14827A集成了工业传感器中常见的高压功能，包括驱动器和调节器。MAX14827A具有两个主动反极性保护的超低功耗驱动器，可事情于正常的24V供电电压至60V。
图10.MAX14827A功能框图
MAX14827A的特色和优点:
● 非常低的功率损耗（2.3Ω/2.7Ω（typ）导通电阻）
● 集成了LDO和LED驱动器
● 热插拔电源保护
● 具有主动反向极性保护功能的驱动器
● 65V绝对最大额定值
● 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先容
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，以及集成的浪涌保护器件，非常鲁棒性的通信。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定和过流保护，以减少传感器运用中的功耗。
图11.MAX22513功能框图
MAX22513的特色和优点:
● 集成了高效的DC-DC降压调节器（可输出2.5到12V@300mA）
● 集成了±1kV/500Ω的浪涌保护功能
● 非常低的功率损耗（2.1Ω/2.3Ω（typ）导通电阻）
● 集成了LDO和LED驱动器
● 集成了精确的振荡器
● 热插拔和主动反向极性保护功能
● 65V绝对最大额定值
注：MAX22513-Dual Driver；MAX22514- Single Driver；MAX22515- Dual Driver（no DC-DC）。
图12.IO-Link Device收发器散热比拟
IO-Link Hub高边输出开关：MAX14915/MAX14916/MAX14917先容
MAX14917有8个高边输出开关，每个通道供应高达700mA（min）的连续电流。MAX14917有一个SPI接口，可以菊花链连接，许可与多片MAX14917共用一个SPI总线。两个看门狗定时器供应了对主设备连接的额外安全检讨。MAX14917具有4 x 4 LED交叉矩阵，可供应每个通道状态的视觉指示。
图13.MAX14917功能框图
注：MAX14917不具备诊断功能，MAX14915/MAX14916具备诊断功能。MAX14917只在菊花链配置中与MAX14915兼容。
MAX14917的特色和优点:
● 65V绝对最大供电范围和集成了1KV的浪涌保护功能
● 精确的输出电流（0.7A，min）
● 在125℃时250mΩ（max）导通电阻
● 过热保护功能
● 紧凑的6mm x 6mm QFN封装
IO-Link Hub低边输出开关：MAX14919/ MAX14919A先容
图14.MAX14919/MAX14919A功能框图
MAX14919/MAX14919A的特色和优点:
● 165V绝对最大供电范围和集成了1KV的浪涌保护功能
● 电阻设置精确的电流限定（100mA到800mA）
● 在125℃时300mΩ （max）导通电阻
● 过热保护和反向电流保护功能
● 紧凑的6.5mm x 6.5mm 20-TSSOP或者4mm x 5mm 20-TQFN封装
为了知足将来的需求，数据透明度和通信必须同等延伸至比掌握层更深的层次。那么如何在自动化系统中充分利用智能传感器和实行器？答案是采取开放式通信标准的IO-Link。同时，随着所采取的实行器和传感器变得越来越智能，也更须要开放的IO-Link通信标准发挥浸染，使传感器/实行器层直至自动化层都保持较高数据透明度。ADI的IO-Link干系产品和解决方案，让客户可以快速、便捷的去评估自动化系统性能，Excelpoint世健还可以供应干系技能支持和辅导，深入支持客户完玉成部IO-Link干系产品的设计开拓，帮助客户缩短产品开拓周期。
