智慧家庭、智慧辦公室、智慧工廠、智慧城市、智慧交通、…，身處於一個隨時隨地皆可上網的智慧世代，亞信電子為個人電腦、工業電腦與智慧嵌入式連網設備，提供容易設計、高性價比的工業/嵌入式網路與I/O橋接晶片解決方案。
智慧世代的工業/嵌入式網路與I/O橋接晶片解決方案
進入智慧世代 - 嵌入式系統與工業電腦
由於智慧手機、平板電腦與4G/5G行動網路的普及，每個人隨時隨地皆可上網。在智慧家庭與智慧辦公室中，隨處可以看到需要連網的設備，包含智慧電視、智慧音箱、智慧家電、智慧電錶、電視機上盒、監視器，與辦公室的多功能印表機、投影機等。這些智慧連網設備，大部分皆採用嵌入式系統架構設計，有效地降低產品耗電量、體積大小與硬體設計成本等。
全球製造業為了因應COVID-19新冠肺炎疫情造成的衝擊，也為了提高工廠生產效率與產品製造品質，紛紛導入智慧工廠生產自動化系統，為工業智慧自動化生產設備廠商帶來強大的市場需求。傳統的工廠生產設備，主要是使用RS-232、RS-422與RS-485串列埠的傳輸介面。因此，智慧工廠中不可或缺的工業電腦，都會支援多個串列埠，以連接傳統的工廠生產設備。另外，為了因應智慧生產自動化設備對資料傳輸確定性與實時性通信的嚴格要求，最新的工業電腦與工廠自動化生產設備，一般也都必須支援可實時性、確定性網路通信的工業乙太網路技術，如EtherCAT、PROFINET、EtherNet/IP等。
電腦匯流排技術的大躍進
隨著電腦科技的進步，電腦周邊介面匯流排技術也日新月異，從1981年IBM PC發布8位元ISA匯流排技術，最大傳輸速度為8 MB/s；1992年進化到32位元PCI匯流排技術，最大傳輸速度為132 MB/s；2003年電腦匯流排技術，演進到通訊介面更簡單、傳輸速度更快的PCI Express 1.0串列匯流排技術（簡稱PCI-E或PCIe），可支援X1/X4/X8/X16傳輸通道，X16通道雙工最大傳輸速度可達8 GB/s；2019年推出最新的PCI Express 5.0匯流排技術標準，X16通道雙工最大傳輸速度更可達63 GB/s。一般PCI 32位元匯流排技術，最大傳輸速度為132 MB/s，通訊介面需要124引腳；最新的PCIe 5.0串列匯流排技術，X1通道雙工最大傳輸速度為3938 MB/s，通訊介面只需要36引腳；X16通道通訊介面也只需要164引腳。在電腦科技追求輕薄短小、高傳輸頻寬的大趨勢下，PCIe電腦周邊產品逐漸取代PCI周邊產品已經是必然發生的事實。電腦匯流排技術的大躍進，儼然成為各種電腦周邊設備技術進步的堅強基石。
筆記型電腦講求可攜帶性、輕薄短小與省電，因此筆記型電腦演進出不同的擴充設備技術標準。從1991年由PCMCIA協會發布的16位元PCMCIA擴充槽技術標準，演變到32位元的Cardbus與Express Card擴充槽技術，可滿足筆記型電腦擴充周邊設備的基本需求。然而，2000年USB 2.0標準發佈後，由於USB通訊介面（只需要4引腳）很簡單，而且最大傳輸速度可達480 Mbps，因此在市場上USB周邊產品已逐漸取代PCMCIA/Cardbus/Express Card相關周邊產品。2019年最新推出的USB 4.0標準，使用USB Type-C通訊介面只需要24引腳，最大傳輸速度更可達40 Gbps。USB通用串列匯流排技術，支援熱插拔（Hot-Swap）、隨插即用（Plug & Play）與可大電流快速充電的便捷功能，因此已經廣泛使用於各種電腦周邊設備、智慧手機、平板電腦、手持式裝置、智慧連網設備等，成為現代智慧世代科技中最重要的通訊介面之一。
工業/嵌入式網路與I/O橋接晶片
無論桌上型電腦、筆記型電腦、工業電腦，還是生活周遭無所不在的智慧連網設備，都需要支援有線或無線的網路連線功能。有線乙太網路相對於無線網路來說，可以提供更穩定更快速地網路傳輸能力。因此，大部分桌上型電腦、工業電腦與不需移動位置的智慧連網設備，大部分連網介面仍然以有線乙太網路為主。
亞信電子為一專業的工業/嵌入式網路與I/O橋接晶片設計製造廠商。亞信於1998年推出PCMCIA高速乙太網路晶片，隨著市場需求與電腦匯流排技術的演變，陸續推出Non-PCI/SPI嵌入式乙太網路晶片、超高速USB乙太網路晶片、工業乙太網路EtherCAT從站控制晶片、TSN PCIe超高速乙太網路卡等工業/嵌入式網路晶片解決方案；同時提供PCIe/USB轉串並口I/O橋接晶片與RS-232/RS-485 UART接收器等I/O橋接晶片解決方案。 這些解決方案，可適用於各種電腦周邊設備、智慧家庭、智慧辦公室、智慧連網設備、智慧工廠自動化設備與工業物聯網（IIoT）等工業/嵌入式網路與I/O橋接器相關產品應用。
PCIe/USB串並口I/O橋接晶片
最新的電腦中央處理器（CPU），隨著電腦周邊匯流排技術的進步，已經不再支援傳統的串列埠（COM）與平行埠（LPT）通訊介面。如果需要將傳統型串列埠或平行埠設備，連接到桌上型電腦或筆記型電腦，就可以透過PCIe/USB轉串並口橋接晶片，來支援傳統的串列埠與平行埠。智慧工廠中的工業電腦設備，透過PCIe/USB轉串口橋接晶片，即可輕鬆地支援多個串列埠功能。
亞信電子提供兩個PCIe/USB轉串並口I/O橋接晶片解決方案: AX99100 PCIe串並口I/O橋接控制器和AX78140/AX78120 USB串並口橋接控制器。這些方案可適用於各種工業電腦與I/O介面連接器等產品相關應用。AX99100 PCIe串並口I/O橋接控制器，除了可以支援PCIe轉串並口（4串/2串1並）的典型應用外，另外可支援PCIe轉SPI、GPIO、Local Bus（ISA）I/O介面橋接功能，可適用於PCIe資料蒐集與通訊卡、PCIe影像擷取卡、PCIe轉CAN通訊介面等相關產品應用。AX78140/AX78120 USB串並口橋接控制器，可以支援USB轉串並口（4串/2串1並/2串/1串）等產品應用。亞信同時提供RS-232/RS-485 UART收發器，可以搭配PCIe/USB轉串口橋接控制器一起做產品設計開發。
Non-PCI/SPI 嵌入式乙太網路晶片
部分嵌入式系統微控制器（MCU），沒有內建乙太網路介面功能，礙於嵌入式產品機構設計限制，也無法直接插入PCIe/PCI乙太網路卡。因此，這些嵌入式系統會使用SRAM-like或SPI介面，連接Non-PCI/SPI嵌入式乙太網路晶片來支援乙太網路連線功能。
亞信電子除了提供全球首款高效能嵌入式AX88180 Non-PCI 32位元超高速乙太網路控制晶片，也提供AX88796C低功耗 SPI或 Non-PCI乙太網路控制晶片解決方案。這個方案可適用於各種智慧家庭、智慧辦公室與智慧連網設備等相關嵌入式網路產品應用，如智慧電視、電視機上盒、監視器、多功能印表機、投影機等。
超高速USB乙太網路晶片
最新的筆記型電腦都講求輕薄短小，因此無法內建乙太網路埠，所以連網方式都以無線網路為主。然而，在有些網路環境下，可能無法提供穩定的無線網路，或無線網路傳輸速度太慢。在這種情況下，使用者可以透過連接USB乙太網路卡或USB多功能擴充基座（Docking Station），來提供穩定且高傳輸速度的有線連網功能。
亞信提供的AX88179全球首款USB 3.0超高速乙太網路控制單晶片，將USB 3.0實體層、超高速乙太網路實體層（PHY）與媒體存取控制器（MAC）整合在單一晶片中。這個方案可適用於各種有支援USB埠的電腦/嵌入式作業系統（Windows 10/MacOS/Linux/Android/Chrome/etc.），如桌上型電腦、筆記型電腦、USB乙太網路卡、USB多功能擴充基座、智慧手機、平板電腦、遊戲機與各種智慧連網設備等。
工業乙太網路晶片
傳統標準乙太網路採用TCP/IP協議，使用載波偵測多重存取/碰撞偵測（CSMA/CD）通訊協定進行資料傳輸，具有不確定性與實時性能不佳的問題，因此不適用於對資料傳輸確定性與實時性要求嚴格的智慧工廠生產自動化設備應用需求。為了克服標準乙太網路無法支援實時性、確定性工業通訊的問題，全球主要工業網路設備製造商，各自提出不同的工業乙太網路通訊技術解決方案，如EtherCAT、PROFINET、EtherNet/IP、Modbus TCP、POWERLINK、SERCOS、CC-Link IE等。這些不同的工業乙太網路通訊技術標準，解決了傳統標準乙太網路資料傳輸不確定性與實時性能不佳的問題，尤其是EtherCAT技術透過獨特的硬體實時資料傳輸技術，可以輕鬆地達到智慧工廠生產自動化設備對工業通訊實時性、確定性的嚴格要求。
亞信電子因應工業4.0智慧製造的強大需求，積極致力於工業乙太網路晶片的研究開發，從2018年陸續推出大中華區首款AX58100 EtherCAT從站控制器晶片、首款AX58200 EtherCAT從站專用通訊SoC與最新的AXM57104 TSN PCIe超高速乙太網路卡等工業乙太網路解決方案。這些方案可適用於各種智慧工廠生產自動化設備與工業物聯網（IIoT）等相關產品應用。
乙太網控制自動化技術 （EtherCAT）
乙太網控制自動化技術（EtherCAT）是一個開放性架構的工業乙太網路通訊技術標準，最早於2003年由德國的Beckhoff Automation公司所提出，同年成立EtherCAT工作小組（ETG），並迅速發展成為全球最大的工業乙太網路與現場總線（Fieldbus）組織。EtherCAT使用獨特的「飛速傳輸（Processing on the fly）」數據交換機制，具有資料傳輸時間延遲低、同步時鐘抖動低、硬體架構成本低與靈活的網路拓樸（線形、樹形、星形及菊花鏈形）等優點。全球各主要工業電腦供應商，因應智慧工廠生產自動化的強大需求，紛紛推出各種EtherCAT相關產品解決方案，更奠定了EtherCAT工業乙太網路通訊技術在全球現場總線自動化市場的領先地位。
AX58x00系列EtherCAT從站晶片提供客戶一個容易設計、經濟有效的工業乙太網路EtherCAT從站解決方案。AX58100是一款2/3埠的EtherCAT從站控制器，整合兩個高速以太網路PHY，並支援一些額外的控制介面，例如32個數位控制I/O、脈衝寬度調變（PWM）、增量（ABZ）/霍爾編碼器、SPI Master等，讓客戶可以不需要額外微處理器，就能輕鬆地將AX58100設計在各種EtherCAT現場總線產品應用中。AX58100同時支援Local Bus與SPI Slave過程數據介面（PDI），連接到傳統現場總線產品的微處理器，就可以輕鬆地支援EtherCAT從站功能。AX58200是一款2/3埠EtherCAT從站專用通訊SoC，以ARM® Cortex®-M4F微處理器為核心，內建的EtherCAT從站控制器，整合兩個高速乙太網路PHY，並支援含RMII介面與硬體加密引擎的10/100 Mbps高速乙太網路MAC、高速USB OTG與SPI/UART/I2C/I2S/CAN/PWM等各種通訊介面。這些方案可適用於各種實時工業自動化控制產品相關應用，如馬達/運動控制、數位I/O控制、感測器數據採集、機器人轉軸控制、EtherCAT轉IO-Link主站閘道器與EtherCAT Junction從站模組等。
因應全球製造業對人機協作（Human-Robot Collaboration，HRC）智慧生產自動化的市場需求，亞信電子推出AxRobot EtherCAT七軸助力控制機器手臂解決方案，以加速客戶導入EtherCAT工業通訊技術於協作型機器人相關產品應用。這個解決方案，使用亞信AX58200 EtherCAT從站馬達驅動關節模組化設計，有效地減少每個機器手臂關節中馬達驅動板所需佔用的空間大小，並可降低機器手臂關節硬體設計成本。另外，利用EtherCAT菊花鏈（Daisy-Chain）拓撲連接技術，進行機器手臂關節間的網路通訊，可以簡單地使用網路線從第一軸關節一直串連到第七軸關節，大大地簡化機器手臂關節中內部線路配置的複雜度，從而降低機器手臂設備維護的成本與難度。
時間敏感網路（TSN）
一個理想的工業4.0智慧工廠管理系統，應該要可以收集所有產品工程設計、生產製造、原物料供應鏈、產品庫存、運輸與銷售渠道等智慧製造相關即時訊息，利用這些產品生產製造與銷售庫存即時資訊，工廠可以對所有公司營運資源進行有效管理，進而創造一個具備高彈性、高效率的智慧工廠自動化生產環境。為了收集這些即時的智慧製造相關訊息，製造商需要將非實時性的資訊技術（IT）與實時性的營運技術（OT）融合於同一網路，將所有即時訊息傳送到雲端伺服器以便全盤統一管理。最新一代的工業乙太網路技術 － 「時效性網路（Time Sensitive Networking，TSN）」通訊協定，是符合IEEE 802.1規範，標準乙太網路的延伸技術，利用一系列最新的TSN工業通訊協定標準，可以在現有標準乙太網路環境的基礎上，提供實時性、確定性與安全性的工業通訊傳輸，進而輕鬆地將IT與OT融合於同一網路中。
AXM57104是一款高性價比的4埠TSN PCI Express超高速乙太網路介面卡，符合PCI Express 2.1 Gen 1標準，支援符合IEEE標準的各種時間敏感網絡（TSN）進階功能，包含IEEE 802.1AS-Rev時效性應用之時序與同步，IEEE 802.1Qav時間敏感資料流轉發以及佇列（FQTSS）：特定Credit-Based Shaper（CBS），IEEE 802.1Qbv時間感知整形器（TAS）與IEEE 802.1Qci逐一串流過濾與管理（PSFP）等。AXM57104支援在線應用可程式（IAP）功能可輕鬆實現在線更新固件韌體，並支援32個同步I/O與1個每秒脈衝（PPS）訊號輸出。透過在Linux工業電腦平台安裝AXM57104 TSN PCIe超高速乙太網路卡，可以輕鬆地支援最新一代的工業乙太網路技術 － 時效性網路（TSN）進階功能，將IT與OT融合於同一網路中。
結論
智慧家庭、智慧辦公室、智慧工廠、智慧城市、智慧交通、…，身處於一個隨時隨地皆可上網的智慧世代，亞信電子為個人電腦、工業電腦與智慧嵌入式連網設備，提供容易設計、高性價比的工業/嵌入式網路與I/O橋接晶片解決方案。隨著電腦/工業自動化/智慧連網設備科技的持續演變，亞信電子對於工業/嵌入式網路與I/O橋接晶片技術，必然會與時俱進地推出符合最新工業/嵌入式電腦系統相關技術的創新產品。讓我們拭目以待未來的科技潮流會如何創造一個全新的智慧世代…
- 01
工業乙太網路晶片
工業乙太網路EtherCAT晶片與TSN解決方案，可適用於各種工業自動化智慧工廠與工業物聯網(IIoT)產品相關應用。
- 02
USB乙太網路晶片
USB乙太網路晶片解決方案，可適用於各種電腦周邊設備、智慧居家與辦公室網路產品等相關應用。
- 03
嵌入式乙太網路晶片
Non-PCI/SRAM-Like/Local Bus/SPI嵌入式網路晶片與乙太網路PHY解決方案，可適用於各種智慧居家與辦公室及嵌入式網路產品等相關應用。
- 04
I/O介面
亞信IO-Link設備軟體協議棧與PCIe/USB轉串並口I/O橋接晶片解決方案
- 05
UART收發器
RS-232/RS-485 UART收發器解決方案可適用於各種工業電腦與I/O串列埠等產品相關應用。