MAXREFDES79

IO-Link是首个与现场总线无关的开放式、低成本、点对点串行通信协议，用于与传感器和执行器通信，已成为一项国际标准(IEC 61131-9)。1 IO -Link最终使全球各地的工业设备都能够按照国际标准实现互操作。IO-Link可以直接通过PLC运行，也可以通过网关从所有标准现场总线转换为IO-Link，从而使其迅速成为智能传感器和执行器通用通信的实际标准。

IO-Link是一种单点数字通信接口(SDCI)，因此每个端口只能有一个传感器或执行器。3线协议还支持与使用标准输入输出(SIO)的二进制传感器和执行器向后兼容。IO-Link设备描述符(IODD)文件完整定义了设备，并且无需手动进行参数设定。

Maxim Integrated与TEConcept携手合作，使用TEConcept的IO-Link主协议栈设计MAXREFDES79# IO-Link主机。它是符合1.1版要求的IO-Link主机参考设计。MAXREFDES79#设计包含以下组件：四个行业标准Maxim Integrated IO-Link主机收发器(MAX14824)、两个高效工业降压转换器（MAX15062B、MAX17552）以及一个采用TEConcept TC的工具软件和IO-Link主协议栈的STMicroelectronics 32位ARM Cortex M4微控制器(STM32F4)。图1为系统功能框图。

MAXREFDES79# IO-Link主机由4个主要模块组成：四个IO-Link主机收发器、降压转换器、微控制器和USB连接，如图1所示。MAX14824 IO-Link主机收发器符合IO-Link 1.1/1.0版物理层标准，具有高度集成的5V和3.3V线性稳压器、可配置输出（推挽、高边或低边）、辅助数字输入、300mA C/Q输出驱动和极性反接/短路保护功能，采用小型4mm x 4mm、工业友好型TQFN封装。

MAX15062B是一款高压同步降压转换器，可以将24V高效转换为5V，采用超小型2mm × 2mm、8引脚TDFN封装。该电路默认采用PWM操作，在所有工作负载下均保持恒定频率。移除电阻R502后，MAX15062B将进入PFM模式。该参考设计采用PWM操作可实现优化效率，选择PFM模式不会带来任何好处。

MAX17552同步降压转换器不是通过线性稳压器将5V电压降至3.3V，而是将5V电压高效转换为3.3V电压，它采用小型3mm x 2mm、10引脚TDFN封装。MAX17552电路针对小尺寸元件和较低的输入电压范围进行了优化，可使用2.95mm × 2.95mm电感，而不是4.8mm × 4.8mm电感。将MAX17552与MAX15062B串联，MAX17552就能利用MAX15062B的更大输入范围（高达60V），同时使用更小的电感。此架构会额外产生10mW功耗。如果在设计中需要优先考虑电源效率，则去掉电阻R503，以便选择MAX17552上的PFM模式，从而节省大约3mW的功耗。在这种情况下，频率将不再固定。

采用10mm × 10mm、64引脚LQFP封装的STM32F4 ARM Cortex M4微控制器提供系统控制。通用串行总线(USB)端口使用STM32F4的内部USB外设和STMicroelectronic的VCP驱动程序来实现。

为提供保护功能，MAXREFDES79#在IO-Link接口处配有肖特基和SMA瞬态电压抑制器(TVS)二极管。在电源输入端，双向SMC TVS二极管可钳位过压和欠压，肖特基二极管则提供极性反接保护。

其中有四个IO-Link端口和两个侧面安装的LED，如图2所示。奇数端口位于顶部。当顶部绿色LED亮起时表示已通电。下部LED是红绿蓝(RGB) LED，用于指示通信状态，如表1所示。

图3显示了MAXREFDES79#参考设计包装盒内物品。MAXREFDES79#中内含：

• MAXREFDES79#4端口IO-Link主机
• AC-DC 24V/1A输出功率转换器
• 美国转欧洲电源适配器
• 两根黑色IO-Link线缆（1米）
• Micro-USB连接线（2米）

需下载的软件包括：

• TEConcept IO-Link控制工具(CT)软件（参见注释1）
• STM32F4 VCP驱动程序（参见注释1）

图4显示MAXREFDES79#系统已连接到运行TEConcept CT工具的笔记本电脑。在25°C下，在未连接传感器的情况下，MAXREFDES79#采用24V电源通常消耗27mA电流。

TEConcept CT Windows兼容GUI软件具有IODD文件导入功能，通过USB连接到PC，可从MAXREFDES79#产品页面的“设计资源”标签页下载。TEConcept CT软件如图5所示，完整的分步快速入门指南也可从“设计资源”标签页下载。

TEConcept IO-Link主协议栈交付时已在MAXREFDES79#硬件内部进行预编程，并带有限定时间许可证，通过TEConcept CT软件可显示该许可证。MAXREFDES79#出厂时使用时间超过9000分钟。当剩余时间字段中的时间为0分钟时，MAXREFDES79#将关闭所有IO-Link端口并显示错误消息：LICENSEFAULT（许可证错误）。

向TEConcept GmbH提供有效的硬件ID和密钥号，即可轻松地从TEConcept GmbH购买低价无限期许可证。按许可证密钥管理窗口中的“导出硬件ID”按钮，如图6所示。向TEConcept GmbH请求无限时间许可证时，需提供hardwareID.txt文件。TEConcept GmbH的联系信息如下。

TEConcept GMbH联系信息
BTEConcept GmbH
Wentzingerstr. 21
D-79106 Freiburg
电话：+49 761 21443640
传真：+49 761 21443631
电子邮件：info@teconcept.de
https://teconcept.de/en/kontakt/

设备要求：

从Maxim购买：

• MAXREFDES79#（包装盒内物品）
• MAXREFDES79#4端口IO-Link主机
• TEConcept IO-Link控制工具(CT)软件（参见注释2）
• STM32F4 VCP驱动程序（参见注释1）
• AC-DC 24V/1A输出功率转换器
• 美国转欧洲电源适配器
• 两根黑色IO-Link线缆（1米）
• Micro-USB连接线（2米）

用户自备：

• 运行Windows 7或Windows 8的PC，带USB端口
• IO-Link传感器或IO-Link执行器（参见注释3）

注释2：从“设计资源”标签页下载文件

注释3：Maxim Integrated提供四种IO-Link传感器参考设计，可立即与IO-Link主机一起运行。请参阅MAXREFDES23#、MAXREFDES27#、MAXREFDES36#和MAXREFDES42#。

下载并仔细阅读MAXREFDES79#快速入门指南，按照说明执行每个步骤。

IO-Link合规性报告

根据以下测试报告，MAXREFDES79#是一款完全符合IO-Link 1.1版标准的主机。它使用标准器件GD000010进行测试。详情参见测试报告：MAXREFDES79#4端口IO-Link主机测试报告。

使用的设备：

• 带USB端口的Windows 7 PC
• MAXREFDES79#（包装盒内物品）
• RD79_GUI_V0X_XX_XX_XX.ZIP；其中XX_XX = MAXREFDES79页面“设计资源”标签页下显示的最新版本
• MAXREFDES23#（RGB光传感器）端口1
• MAXREFDES27#（接近传感器）端口2
• MAXREFDES36#（数字输入集线器）端口3
• MAXREFDES42#（RTD温度传感器）端口4

实验室测量使用图7所示的设置和设备进行。

图8显示连接到端口1的MAXREFDES23# IO-Link RGB光传感器的数据图。该传感器距离红色塑料杯1英寸，由典型的吸顶式工业办公灯作为光源照射。图9显示连接到端口2的MAXREFDES27# IO-Link接近传感器的数据图，用一个白纸盒从250mm处开始，慢慢靠近传感器。LED电流设置为50mA。图10显示连接到端口3的MAXREFDES36# IO-Link数字输入集线器的数据图，30秒后24V电压切换到通道1。图11显示TEConcept CT软件使用连接到端口4的MAXREFDES42#读取0x010C环境温度参数值的屏幕截图。

参考资料

IO-Link是ifm electronic GmbH的注册商标。
ARM是ARM Limited的注册商标和注册服务标志。
Cortex是ARM Limited的注册商标。
Windows是Microsoft Corp.的注册商标和注册服务标志。