常用單元電路——網(wǎng)口

1、w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m深研所新員工培訓(xùn)深研所新員工培訓(xùn)w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m內(nèi)容提要內(nèi)容提要MPC860應(yīng)用設(shè)計(jì)串口網(wǎng)口WDTJTAG熱插拔w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mMAC幀交換控制器Phy控制器變壓器RJ45物理介質(zhì)以太網(wǎng)電路構(gòu)成以太網(wǎng)電路構(gòu)成w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mMAC層完成的功能MAC幀轉(zhuǎn)發(fā)流量控制 Flow Control

2、其他協(xié)議支持：Vlan/Stp/Trunk/Qos等w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m自協(xié)商線路編碼，4B/5B編碼，曼徹斯特編碼載波檢測(cè)、沖突檢測(cè)、錯(cuò)碼檢測(cè)串并轉(zhuǎn)換時(shí)鐘同步字節(jié)對(duì)齊PHY層完成的功能w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mMIIRMIISMIISS-SMIIGMIIRGIITBIRTBISGMIIMAC和PHY層接口w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m工作速率100M/10M數(shù)據(jù)位寬4Bit收發(fā)時(shí)鐘獨(dú)立收發(fā)時(shí)鐘頻率：2

3、5M/2.5M（100M/10M模式）信號(hào)線數(shù)量：16時(shí)鐘類型：隨路優(yōu)點(diǎn)：時(shí)鐘速率低，隨路時(shí)鐘，布線簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：信號(hào)數(shù)量多MII接口特點(diǎn)w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mMACPHYMII接口接法w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m無錯(cuò)誤時(shí)接收時(shí)序w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m有錯(cuò)誤時(shí)接收時(shí)序w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m當(dāng)全雙工工作時(shí)不需要CRS和COL信號(hào)沒有沖突時(shí)

4、的發(fā)送時(shí)序w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m有沖突時(shí)的發(fā)送時(shí)序有沖突時(shí)的發(fā)送時(shí)序w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mCRS & COL條件w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m工作速度：10M/100M數(shù)據(jù)位寬：2bit收發(fā)時(shí)鐘共用時(shí)鐘頻率50M信號(hào)數(shù)量：8（時(shí)鐘共用）時(shí)鐘類型：共用優(yōu)點(diǎn)：比MII信號(hào)少缺點(diǎn)：比MII設(shè)計(jì)難度增大了RMII緊湊的MIIw w w . h a r b o u r n e t w o r k s .

5、 c o mRMII數(shù)據(jù)流示意圖w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRMII典型連接w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRMII接收時(shí)序w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRMII發(fā)送時(shí)序w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m工作速率：10M/100M數(shù)據(jù)位寬：1bit收發(fā)時(shí)鐘幀頭共用時(shí)鐘頻率：125M信號(hào)數(shù)量：4根（收發(fā)數(shù)據(jù)線，時(shí)鐘，幀頭，多個(gè)通道時(shí)，時(shí)鐘和同步信號(hào)可以共用）時(shí)鐘類

6、型：共用優(yōu)點(diǎn)：信號(hào)數(shù)量少，多通道時(shí)優(yōu)勢(shì)明顯缺點(diǎn)：時(shí)鐘頻率高，且不隨路，布線難度大SMII接口w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m信號(hào)線w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mSMII典型連接w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mSMII發(fā)送時(shí)序w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m發(fā)送數(shù)據(jù)和控制信息每10bit為一段（segment），包含TX_ER，TX_EN，以及TXDATA。100M

7、工作時(shí)，時(shí)鐘不變。10M模式時(shí)每段同步字重復(fù)10次。SMII發(fā)送工作時(shí)序說明w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mSMII接收時(shí)序w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m接收數(shù)據(jù)和控制信息每10bit為一段（segment），包含RX_ER，RX_DV，以及接收狀態(tài)信息，RXDATA等。100M工作時(shí)，時(shí)鐘不變。10M模式時(shí)每段同步字重復(fù)10次。SMII接收工作時(shí)序說明w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m接收狀態(tài)編碼w w w . h a

8、r b o u r n e t w o r k s . c o m工作速率：10M/100M數(shù)據(jù)位寬：1bit收發(fā)時(shí)鐘獨(dú)立時(shí)鐘頻率：125M信號(hào)數(shù)量：6（多端口時(shí)，發(fā)送時(shí)鐘和發(fā)送同步可共用）時(shí)鐘類型：隨路優(yōu)點(diǎn)：時(shí)鐘隨路，布線較容易缺點(diǎn)：信號(hào)數(shù)量比SMII多SS-SMII源同步SMIIw w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m信號(hào)線w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mMACPHYTxClkTxSYNCTxD0:n RxClkRxSYNCRxD0:n SS-SMII典型連接w w w . h a

9、r b o u r n e t w o r k s . c o mSS-SMII發(fā)送工作時(shí)序w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mSS-SMII接收工作時(shí)序w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mSS-SMII的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)格式同SMII；SS-SMII接口支持最大PCB線長(zhǎng)度為12inch。SMII接口支持最大接口PCB線長(zhǎng)度為6inch。代價(jià)：信號(hào)線數(shù)量增加，時(shí)序更加寬松。SSSMII接收工作時(shí)序說明w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o

10、m工作速率：10M/100M/1000M數(shù)據(jù)位寬：8bit/4bit收發(fā)時(shí)鐘獨(dú)立時(shí)鐘頻率：2.5M/25/125M信號(hào)數(shù)量：23時(shí)鐘類型：隨路優(yōu)點(diǎn)：兼容性好，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：使用Giga模式時(shí)，PHY芯片比較貴GMII千兆MIIw w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mGMII典型連接w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mGMII發(fā)送工作時(shí)序w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mGMII接收工作時(shí)序w w w . h a r b o u r n

11、e t w o r k s . c o mRGMII信號(hào)w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRGMII鏈接w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m工作速率：1000M數(shù)據(jù)位寬：10bit收發(fā)時(shí)鐘獨(dú)立時(shí)鐘頻率125M信號(hào)線數(shù)量：24時(shí)鐘類型：隨路優(yōu)點(diǎn)：可以選用廉價(jià)的PHY器件缺點(diǎn)：只用于1000M工作模式TBI十bit（千兆）接口w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mTBI信號(hào)w w w . h a r b o u r n e t w o r

12、 k s . c o mTBI典型連接w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRTBI信號(hào)w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRTBI鏈接w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mSGMII接口w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mMac控制器與Phy控制器的界限正在消失，很多廠家已經(jīng)推出了集成Phy控制器的lsw芯片。如：lBCM5328Switch+MAC+PHY-8FE等。lRTL801

13、9AS10M速率MAC+PHY芯片-ISA接口。MAC與Phy的集成w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mMDI接口w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mMDI接口注意事項(xiàng)w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m只適合于10M網(wǎng)口。工程實(shí)際中，共模扼流圈會(huì)引入差模插入損耗，影響信號(hào)質(zhì)量。為保證濾波效果，在PCB布局時(shí)一定要將共模扼流圈盡可能靠近接口連接器放置（工藝允許范圍內(nèi)）。亦可選擇內(nèi)置共模扼流圈的網(wǎng)口變壓器。共模扼流圈外置（一）w w w

14、 . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m共模扼流圈選型：1、MURATA的PLM250S50；2、PULSE公司的PE68627、PE-67501共模扼流圈外置（二）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m共模扼流圈內(nèi)置（一）特別指出：內(nèi)置共模扼流圈的差模損耗可以做得比外置共模扼流圈要好。對(duì)于100M（包含10/100M自適應(yīng)）、GE網(wǎng)口，必須選擇有內(nèi)置共模扼流圈的網(wǎng)口變壓器；w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m共模扼流圈內(nèi)置（二）w w w . h

15、a r b o u r n e t w o r k s . c o m共模扼流圈內(nèi)置（三）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mBob Smith 電路w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m作用說明空管腳進(jìn)行75歐姆匹配。主要是進(jìn)行共模濾波和阻抗匹配。變壓器中心抽頭用來進(jìn)行共模濾波，濾波電容的PCB 引線盡可能短粗，以減小引線的ESL（等效串聯(lián)電感），使其真正起到良好濾波效果。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mPCB布局（一）上圖中的A

16、、B應(yīng)盡可能短A不能超過1000milB可以根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)放松w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m變壓器分割的目的是為了避免同一地平面導(dǎo)致的變壓器初次級(jí)之間耦合，降低共模隔離效果變壓器分割w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m布局示意圖w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m點(diǎn)燈限流電阻放置在驅(qū)動(dòng)芯片側(cè)保護(hù)驅(qū)動(dòng)芯片的目的點(diǎn)燈（一）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m網(wǎng)口點(diǎn)燈電源建議采用

17、走線的方式、而非鋪電源平面的方式，以避免外來噪聲耦合到電源平面上，帶入單板。點(diǎn)燈（二）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mBOB SIMTH電路中的各器件以及變壓器中心抽頭的電容建議選擇表貼件，直插件的ESL很大。差分線并行、對(duì)稱、同層、等長(zhǎng)走線，且差分線中間沒有任何其他走線。其他布線要求（一）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m外出差分線：不能和點(diǎn)燈線緊鄰走線不能靠近B/ S路中的1000p/2KV的共模 濾波電容的接地端不能靠近其他接地或者接電源過孔避免差分線上帶有浪涌脈沖時(shí)對(duì)上述各

18、點(diǎn)放電，使得共模浪涌轉(zhuǎn)變?yōu)椴钅＿M(jìn)入PHY芯片，或者通過點(diǎn)燈線直接進(jìn)入驅(qū)動(dòng)芯片，導(dǎo)致芯片的損懷。（上述距離一般限制為20mil）。其他布線要求（二）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m防護(hù)設(shè)計(jì)原則上不建議在網(wǎng)口上設(shè)計(jì)防護(hù)電路，特別是100M、1000M網(wǎng)口上，因?yàn)榫W(wǎng)口信號(hào)速率較高，防護(hù)器件的插入損耗會(huì)影響網(wǎng)口信號(hào)質(zhì)量（網(wǎng)口眼圖），以前曾經(jīng)有防護(hù)器件SLVU2.8-4影響百兆網(wǎng)口信號(hào)的案例。網(wǎng)口的防護(hù)只有靠PCB布局、布線來實(shí)現(xiàn)。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRJ45上的彈片網(wǎng)口連接器選擇（一）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m在網(wǎng)口連接器的選型上，原則是要確保網(wǎng)口連接器的金屬外殼和整機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)成完整屏蔽體，即網(wǎng)口連接器的金屬外殼要和結(jié)構(gòu)件良好搭接選用沒有上圖中的彈片的連接器是不能滿足要求的，特別是對(duì)于多聯(lián)的網(wǎng)口。網(wǎng)口