假设你身处一家制造企业并且需要采用以太网为一组设备建立连接。这些设备可能是分析仪、电机控制器、多变量过程传感器、控制器或者其他东西。如果这些设备是一条常规生产线的组成部分，那么你可能会在每台设备的主电路中植入以太网接口。如果这些设备只属于一条规模较小的生产线，那么出于成本方面的考虑，你可能会采用商业化畅销成品的以太网模块。
        如今为了将问题进一步细化，我们对设备通过工业以太网通信赋予了一些特殊的称谓，例如EtherNet/IP、Profinet、EtherCAT等等，然而这些协议并不是特定的。客户（或是市场部）希望能够做最终的配置，甚至希望能够在不同的协议之间做切换。这种情况下，采用ASICs（专用集成电路）或其他硬件布线的方案就落伍了。
        Innovasic Semiconductor公司市场部副总裁Tom Weingartner说：“大多数工业通信都能够用OSI七层通信模型进行描述。一般情况下，第一层和第二层由硬件实现，三到七层通过软件实现。理论上说，你可以采用同一套硬件方案www.cechina.cn，只是通过更改软件就能够实现不同的通信协议了。然而控制工程网版权所有，由于不同通信协议之间具有不同物理连接和电气特性，因此第一层需要采用不同的硬件。而实时响应要求的不同又会导致第二层及以上各层出现硬件差异。”对此，你应该做出何种选择呢？
        FPGA
        现场可编程门阵列（FPGA）包含了一组可配置的门阵列逻辑电路，这些电路经过配置之后能够通过硬件方式实现软件的功能。
        与微处理器不同CONTROL ENGINEERING China版权所有，FPGA采用专门的硬件处理逻辑信号，且不带有操作系统。由于处理过程是并行执行的，因此不同的操作不会占用相同的处理资源。这样就意味着处理速度会变得飞快，多项控制任务能够以不同的速率在同一块FPGA上执行。
        FPGA具有可重复配置的特点控制工程网版权所有，为设计人员及用户提供了高度的灵活性。Softing公司推出的FPGA RTEM（实时以太网模块）就是一种实时应用。该公司称，这一产品是一种低成本的板级模块，主要用在小规模生产以及设备生产商不具备充分的以太网接口研发能力的场合。该模块能够实现设备之间通过Profinet、EtherNet/IP以及Modbus/TCP的连接。
        Softing公司这一模块的核心是一枚Altera 公司的Cyclone系列 FPGA。Altera公司认为这一设计专用于无线、有线以及其他通信方式的小规模应用。FPGA采用了知识产权（IP）模块或内核支持通信协议的要求。采用预先设计的IP核能够简化配置，支持一些复杂的或特殊的功能。FPGA的生产商有许多，其中包括了Xilinx公司。以太网模块还可以从National Instruments公司那里获得。

        控制器内的操作单元与通信模块之间的通信。图片来源：Innovasic Semiconductor公司

        可配置的网络处理器
        除了FPGA以外，有些处理器经过配置能够实现特殊的功能。这里举两个例子。
        Innovasic公司生产的FIDO（可变输入固定输出）控制器系统，是一款带有可配置I/O的32位CPU处理器。该公司将这一产品定位为在硅片上实现的动态实时操作系统。该产品能够实现实时通信功能并允许用户以比在传统微处理器上更快的速度开发及调试代码。最终的解决方案能够实现工业以太网协议。方案中内建了上下文交换、上下文管理、调度表、优先级控制、内存保护等功能。在有些应用中，采用该系统后就不需要使用 RTOS了，或者只需要采用一枚引脚较少的RTOS。
        用户可以通过以太网接口或控制器的调试接口下载新的固件，从而更改芯片的功能及通信协议。
        Hilscher公司称，他们的netX控制器平台是一款高度集成化的网络控制器，对通信和数据传输进行了优化。每一条通信通道都由三个可自由配置的逻辑运算单元（ALU）组成。每个ALU都能够通过它们的命令集进行配置，从而实现大部分的现场总线以及实时以太网系统。netX带有四个可配置的网络通信通道CONTROL ENGINEERING China版权所有，能够同时支持多种通信协议。它可以向用户提供一种带有标准双接口存储器的网络协处理器或是一套高度集成的单芯片解决方案。
        中央数据转换器通过五条路径与ARM CPU、通信模块、图形化模块、主控制器、存储器或外部单元建立连接。这使得控制器能够实现数据并行传输。四条通信通道的控制器都是基于双层架构的，由专业ALU以及特殊的逻辑单元构成。后者通过微代码实现协议功能。
        面对如此多的选项，你该如何做抉择呢？Weingartner说：“随着FPGA的优势日渐凸显以及处理器的可配置性逐步提升，这些解决方案之间的界限日渐淡化了。在市场上，你能够看到FPGA厂商纷纷提供HDL IP模块，使你不需要对FPGA进行编程；处理器厂商也开始提供软件，使你不需要对处理器进行编程。到底哪种选择更明智呢？首要的也是最重要的一点是，你的解决方案必须满足你对工业以太网性能的要求。然而控制工程网版权所有，如果FPGA和标准处理器同时满足了最基本的要求，那么你需要审视一下各套方案的总投入以及它们贯穿自动化系统产品整个生命周期的可实现性。”