IO-Link是一种开放标准，受到全球传感器和控制产品公司的支持。截至2020年，已部署超过1600万个IO-Link节点。IO-Link市场的主要参与者包括西门子（德国）、巴鲁夫（德国）、易福门电子（德国）、SICK（德国）、罗克韦尔自动化（美国）、Festo（德国）、Omron（日本）、Banner Engineering（美国）、Hans Turck（德国）、Pepperl & Fuchs（德国）和Datalogic（意大利）。然而，亚太地区市场正在崛起，尤其是中国，到2023年，中国将占据最大的IO-Link市场份额（>30%-> 36亿美元）。
IO-Link主站允许使用数字通信路径来处理传感器和控制执行器，因此，可支持从互联网到PLC再到现场安装设备的100%数字路径，请参见图1。IO-Link是一种3线工业通信协议，包含三种波特率：4.8K、38.4K、230.4K)，见图2。
IO-Link作为简单的3线数字数据传输，可以承载多个数据，并且传输数据比模拟传输更快，因为模数转换损耗更少。IO-Link允许双向通信，一个端口可以配置为输入或输出，因此可以连接传感器或执行器。
IO-Link采用标准M12/M8连接器，无需屏蔽电缆，连接范围可达20米。IO-Link可以取代RS-232、RS-432、RS-485、4-20mA、0-10V、PNP、NPN、推挽式NO/NC等。因此，这种简单的接线系统可以节省成本。
IO-Link允许无缝远程监控和控制，因此不再需要手动的板载开／关按钮。通过自动和远程配置，可以减少停机时间，实现灵活的生产线配置和远程机器状态监控。
因此，IO-Link是工业4.0实现工业物联网（IIoT）的基础。这种传感器到云的解决方案使大规模生产定制、机器状态监测、预测性维护、节能、工厂设计和质量控制变得普遍、智能和简单！
艾睿电子为您提供一站式解决方案，以最少的努力和最短的上市时间来简化您的IO-Link产品设计。艾睿电子的IO-Link解决方案包括IO-Link主站（P/N：2021W001）、数字输入模块（P/N：2021W002）、数字输出模块（P/N：2021W003）；详情请参阅艾睿电子的Openlab主页（香港Open Lab - 解决方案列表 (arrowopenlab.com)）。艾睿电子的IO-Link主站MCU- ARW-IOLM4P-STM32L4（IOLM4P）由ST的STM32L431RBT6和TEConcept的IO-Link主站堆栈提供支持。
图1: IO-Link系统典型架构，由IO-Link.org提供
图2: IO-Link接线，由ISA、fmi和IO-Link.org提供
为了帮助您加快IO-Link解决方案的开发，艾睿电子亚太分公司发布了8端口的IO-Link主站集线器解决方案和8端口数字输入／输出解决方案，适用于工业维护、IO-Link®数字传感系统、PLC数字输入模块等应用，以及其他的工业、楼宇和工厂自动化系统：
该IO-Link 8通道解决方案旨在演示由STM32L431 SoC提供支持的艾睿电子IOLM4P 4端口主站控制器。使用两片IOLM4P来实现该8通道解决方案，以及基于STM32F746ZG的外部主机用于管理和控制这2个主站控制器。用户应用程序在STM32F7 SoC上运行，复杂的IO-Link主站堆栈将由艾睿电子的IOLM4P主站控制器处理。该解决方案附带演示应用程序，展示了通过STM的L6360（IO-Link通信主站收发器IC）连接到8个IO-Link设备的简单性。
此外，该解决方案还配备了四路SPDT开关STG3693QTR，以便用户可以将控制从STM32F746主机控制器切换到FT2232H USB-SPI接口芯片。然后，该解决方案可以连接到运行TEConcept控制工具软件的Windows PC，以执行IO-Link主站控制／固件更新。
艾睿电子的8端口IO-Link主站集线器解决方案与STM32F746 SoC捆绑在一起，可用于实现其他协议，例如EtherCAT或EtherNet/IP等软件堆栈。此外，还包含一个USB转SPI桥接芯片FT2232H，以便可以通过外部PC控制主站集线器。因此，该主站集线器可以由嵌入式主机或PC控制。
IOLM4P的IO-Link主站堆栈经过IO-Link认证并符合v1.1.2标准。由TEConcept提供支持的GUI，还支持您轻松控制和更新固件，这可以缩短您的产品开发上市时间并节省成本。
该IO-Link 8通道数字输入集线器解决方案由双通道收发器L6364、Arm Cortex-M0+ MCU STM32G071和高速数字8通道输入限流器SCLT3-8BQ7所组成。
这是一个非隔离的解决方案，它直接为系统以及外部设备提供电源。用户应用和复杂的IO-Link堆栈在MCU STM32G071上运行，而当板连接到IO-Link主站时，L6364充当物理层，然后主站可以与MCU发起通信并交换数据。L6364还通过内部LDO为MCU提供电源，从而节省了额外的电路和BOM成本。
凭借所选低成本、低功耗MCU和嵌入式IO-Link从站堆栈（符合IO-Link 1.1/1.0物理层标准）的优势，可减少您的软件工作量并缩短上市时间。该模块具有CQ和DIO线或CQ//DIO线（加入模式）的可配置电流限制阈值，还具有COM2（38.4k波特率）和COM3（230.4k波特率）处的无石英的IO链路时钟提取和定时生成）。
该IO-Link 8通道数字输出解决方案由三个模块组成：IO-Link收发器L6364、八路高侧隔离驱动器ISO8200和Arm Cortex-M0+ MCU STM32G071，它为8通道数字输出模块的开发提供了经济实惠且易于使用的解决方案。
这是一个隔离的解决方案，得益于嵌入式电流智能驱动器ISO8200。用户应用和复杂的IO-Link堆栈运行在MCU STM32G071上，而当板连接到IO-Link主站时，L6364充当物理层，然后主站可以与MCU发起通信并交换数据。L6364还通过内部LDO为MCU提供电源，从而节省了额外的电路和BOM成本。
同样，这种低成本、低功耗的MCU具有嵌入式IO-Link从站堆栈（符合IO-Link 1.1/1.0物理层标准），可减少您的软件工作量并缩短上市时间。该模块具有CQ和DIO线或CQ//DIO线（加入模式）的可配置电流限制阈值，还具有COM2（38.4k波特率）和COM3（230.4k波特率）处的无石英IO链路时钟提取和定时生成）。
端口的IO-Link主站集线器解决方案
点击此处下载 “IO-Link执行器塔灯” 解决方案
这是一个IO-Link执行器塔灯，用于演示如何通过标准的IO-Link接口触发和配置执行器塔灯。各个LED可以通过IO-Link主站设置的数字输入参数来单独切换。在参考设计中，L6364Q IO-Link PHY作为一个器件，可以直接访问处理和诊断数据，然后MCU通过IO控制低侧电源开关IPS4260L的四个通道的状态。
艾睿电子IO-Link解决方案要点
艾睿电子的ARW-IOLM4P-STM32L4（IOLM4P）系统芯片基于STM32L431RBT6，包含功能齐全的IO-Link主站堆栈，可处理最多四个独立IO-Link端口的IO-Link通信，请参见图3。
IOLM4P与主机控制器连接，该主机控制器控制IOLM4P上的IO-Link主站。控制功能基于明确定义的简单报文结构，并使用IOLM4P的SPI从机接口。下面给出了IOLM4P应用的基本概述。一些简单报文概述，见图4，软件架构请参见图5。有关详细信息，请参阅艾睿电子的IOLM4P数据表，来自艾睿电子开发工具 ARW-IOLM4P-STM32L4 | 应用处理器和SOC | Arrow.com）。
图3: 1个ARW-IOLM4P-STM32L4主站MCU控制4个设备
图4: ARW-IOLM4P-STM32L4主站MCU报文示例
为了加快产品设计周期，艾睿电子提供了上述完整的参考设计解决方案：IO-Link主站（P/N：2021W001）、数字输入模块（P/N：2021W002）、数字输出模块（P/N：2021W003）；详情请参阅艾睿电子Openlab主页（香港Open Lab - 解决方案列表（arrowopenlab.com））。艾睿电子还提供原理图审查服务、原型测试等技术支持。
借助TEConcept经认证且符合IEC 61131-9的IO-Link堆栈解决方案（主站和设备）和GUI（控制工具开发环境，见图6），软件工程师可以更多地关注应用层（高级访问和系统管理）。客户还可以通过艾睿电子购买源代码和技术支持，以进一步缩短上市时间。
图5: ARW-IOLM4P-STM32L4主站与设备MCU软件架构
图6: 用于连接IO-Link主站和设备的TECONCEPT控制工具（GUI）
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