STM32 посадил Ethernet на одну витую пару для общей шины

Провод, который раньше нёс CAN, RS-485 или фирменный протокол датчика, теперь способен нести обычные Ethernet-кадры. 10BASE-T1S работает на 10 Мбит/с по одной неэкранированной витой паре: точка-точка допускает линию до 15 м, а общая half-duplex-шина — trunk не менее 25 м и как минимум восемь узлов в стандартной проверочной топологии. Это масштаб локального робота, стойки приборов, распределённого контроллера или автомобильного жгута.

Самая непривычная часть такой сети — несколько передатчиков на одном проводе. В классическом Ethernet общую среду обычно связывают с коллизиями и непредсказуемым ожиданием. Для 10BASE-T1S эту проблему закрывает PLCA, Physical Layer Collision Avoidance. Узлам назначают идентификаторы, координатор запускает цикл служебным beacon-кадром, после чего каждый PHY получает своё короткое право начать передачу. Пустое окно сразу переходит следующему участнику. Поэтому ожидание доступа к проводу можно ограничить числом узлов и настройками цикла, вместо надежды на удачный момент в конкурентной среде.

STMicroelectronics в AN6559 собрала эту физику в конкретную STM32-конструкцию. У микроконтроллера без Ethernet MAC внешний 10BASE-T1S MAC-PHY подключается по скоростному SPI и линии прерывания. У STM32 со штатным Ethernet MAC остаётся привычное разделение: MAC формирует кадры и работает с DMA, отдельный T1S PHY превращает их в сигнал на единственной паре. Референс на NUCLEO-H563ZI использует RMII-вариант с PHY LAN8670/1; в пакете X-CUBE-T1S есть UDP client-server, echo и обмен данными для point-to-point и multidrop-сценариев.

Именно здесь однопарный Ethernet перестаёт быть абстракцией стандарта и упирается в обычную плату. MAC и PHY должны получать общий стабильный опорный такт 50 МГц. ST указывает согласовать длины трасс от его источника до обоих чипов в пределах ±13 мм: разница времени прихода фронта становится частью работоспособности RMII-интерфейса. Для half-duplex нужен и MAC, который действительно умеет carrier sense и collision через CRSDV/TXEN; часть упрощённых RMII-реализаций, рассчитанных на full-duplex линк, для такой шины не подходит.

У демонстрации есть и очень земная сторона. На NUCLEO-H563ZI требуется отключить штатный Ethernet PHY перемычками и запаять отсутствующие по умолчанию 70-контактные Morpho-разъёмы для адаптера. Сама T1S Nucleo Adapter объявлена ST примерной платой для софта, без оптимизации под серию или промышленную эксплуатацию. В AN6559 нет измерений BER, ЭМС, ESD, задержки PLCA под нагрузкой и работы восьми узлов на 25 м. Документ даёт схему, интерфейсы и стартовую прошивку, оставляя валидацию кабеля, помех, отказов и прикладного протокола разработчику.

10BASE-T1S не превращает CAN или RS-485 в устаревшую деталь. У этих шин иные механизмы арбитража, локализации неисправностей, диагностики и давно отлаженная экосистема. Зато он меняет границу, на которой Ethernet обычно заканчивался: кадр IP/UDP может дойти до распределённого узла по тому самому короткому проводу, где раньше неизбежно появлялся gateway.

Источники

STMicroelectronics, AN6559 «How to design a 10BASE-T1S application using STM32», август 2026: https://www.st.com/resource/en/application_note/an6559-how-to-design-a-10baset1s-application-using-stm32-stmicroelectronics.pdf

OPEN Alliance, «10 BASE-T1S Half-Duplex Interoperability Test Suite Specification»: https://opensig.org/wp-content/uploads/2024/03/OA_10BASE-T1S_Interoperability_Test_Suite_v1.5.pdf

Microchip, документация LAN8670/1 по RMII: https://onlinedocs.microchip.com/oxy/GUID-A0DA1BB3-0829-43C6-B522-8768164504F1-en-US-14/GUID-298648E0-C4CB-4CCA-9528-90BAD7F654C5.html