工业网络通信协议现状

　　HMS 2025 工业市场份额年度报告显示，工业以太网已成为工业自动化主流通信技术，其在新接入节点中的占比从 2024 年的 71% 上升至 76%。毫无疑问，工业以太网成为 PLC 与现场设备间通信的第一选择，在 2025 年的研究中，HMS 得出结论称，工业网络市场仍在持续增长，预计未来五年的整体市场增幅将达到 7.7%。

　　HMS 2025工业通信协议市场份额报告

　　未来设备支持工业以太网通信无疑是一个流行的趋势，但是在实际设备研发过程中，我们还发现了另外一个需求，即工业网络通信协议与普通以太网通信并存的需要。工业设备在现场部署与长期运行过程当中，不仅仅需要与 PLC 连接，完成必要的工业控制通信，同时还需要考虑设备现场的后台调试、监控以及数据上传等业务，尤其是随着现在设备网络化趋势的加快，设备配套的监控调试软件也逐渐由后台网页取代，接口更加统一化，同时受限于数据安全问题，工程师的办公电脑安装软件变得愈发困难。

　　设备以太网通信需求

　　工业以太网与普通以太网在物理层与数据链路层是相同的（EtherCAT 除外），即使是 EtherCAT 协议也提供了 EoE 子协议，用于 EtherCAT 设备兼容普通以太网通信协议。部分厂商在之前可能就采用了普通以太网为自家的设备开发了自定义工业通信协议，用于设备通信，在工业通信协议飞速普及的今天，自动化现场对工业通信协议的需求，推动了工业通信协议一定程度上取代自定义的协议，但是设备本身可能需要保留如后台网页、数据采集监控等功能，因此，厂家除了需要实现工业以太网通信接口外，还需另外开发一个以太网接口，一方面增加了设备控制器的 PCB BOM 成本，另一方面，如果保留原有接口，这意味着一台设备在现场需要连接至少两条网线，一条用于工业以太网通信，一条则用于普通以太网通信，这也增加了现场网络布线的复杂性与布线成本。

　　Anybus CompactCom 40 以太网模块本身提供了丰富的以太网功能，包括后台网页以及网页对应的 JSON 开发接口，用户可根据实际需要，利用 JSON 接口自行开发网页界面。

　　同时 Anybus CompactCom 40 的驱动程序中提供了 TCP/IP 数据转发的 API 接口，用户通过 SPI 通道将数据传输至模块，由模块将数据封装成 TCP/IP 协议栈数据转发，这极大方便了工程师扩展设备的以太网通信功能，完全可以满足技术复杂度不高的以太网应用场景。

　　如果设备原先已有成熟的后台网页、基于以太网报文的私有协议等软件组件，在设备升级工业通信协议时不想二次开发，那么基于 Anybus CompactCom 40 Ethernet RMII 接口的应用移植则是一个更优的解决路径。

　　Anybus CompactCom 40 如何同时支持工业/通用以太网？

　　Anybus CompactCom 40 Ethernet 模块在应用侧，即与 MCU 连接的部分，预留了 RMII 接口，用于主控 CPU 的以太网 MAC 控制器连接，用于实现普通以太网。Anybus CompactCom 40 本身内部集成了工业以太网通信协议栈，且通过 SPI 或 UART 接口与 MCU 交互与 PLC 之间的工业通信数据。在网络侧，普通以太网与 Anybus CompactCom 40 内部的工业通信以太网共享同一个 RJ45/光纤接口。现场布线仅需要一根网线，降低了布线成本。

　　MCU与Anybus CompactCom 40硬件连接示意

　　这与 Anybus CompactCom 40 在驱动侧通过预留 API 接口 TCP/IP 数据转发不同，基于 Anybus CompactCom 40 Ethernet RMII 接口实现的普通以太网的通信，保留了设备从 MAC 数据链路层到应用层的所有层级通信协议的开发能力，理论上通过软件移植，各类私有协议、TCP/IP 协议栈、加密传输、后台网页等功能都可以进行移植，因此对于设备原有的以太网应用层软件基本可以做到无缝衔接，避免了二次开发的冗余工作。

　　OSI七层模型

　　STM32F407ZGT6 芯片集成符合 802.3 规范的以太网 MAC 控制器，基于此芯片平台连接该芯片与 Anybus CompactCom 40 的 RMII 接口，进行以太网通信的测试，通过定义一个 EtherType 为 0x88b5、Data payload 为“HELLO HMS”，广播发送私有以太网协议报文。通过 Wireshark，可以很轻松地抓取到该报文如下图，并将其解析出来，这个测试本身不太涉及应用层软件的修改，基于 STM32 现有的以太网软件例程在 PHY 适配部分进行简单修改，即可达到测试的目的。这清楚地向我们展示了 STM32 非工业以太网协议与 Anybus CompactCom 40 工业以太网通信协议并驾齐驱的可行性，为设备以太网功能集成、高效部署的需求提供了开发基础。

　　Wireshark抓包

　　总结

　　在工业设备 IT 与 OT 通信融合并存需求增长的背景下，Anybus CompactCom 40 的 RMII 功能可以将二者很好地结合，从降低成本、减少设备接口复杂性、减少网络线缆部署等方面可以看出，Anybus CompactCom 40 是一个不错的优选方案。

　　HMS 公司 Anybus 品牌旗下的 CompactCom 40 嵌入式模块，同时支持多种工业通信协议，该系列模块仅需一次开发，一个平台就可以同时支持 PROFINET、EtherCAT、EtherNet/IP、DeviceNet、CC-Link、PROFIBUS、Modbus 等多种协议。

　　模块提供 UART/SPI/PCIe 接口（任选其一），接入设备的主控制器 CPU/MCU，主控制器通过 SPI/UART/ PCIe 接口与模块交换数据，开发者不需要关心工业通信协议本身如何实现，基于免费提供的工程板样品，最快一到两天就可以实现方案验证，感兴趣就快速与我们联系吧！