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以太网详解(三)-PHY Transceiver硬件设计留心事项_暗记_旗子

admin 2024-12-14 22:00:37 0

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RJ45连接器

ESD保护芯片

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网络变压器

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(图片来自网络侵删)

PHY Transciver

MAC Controller

晶体

电源

状态指示灯

RJ45连接器

RJ是Registered Jack的缩写,意思是“注册的插座”。
在FCC(美国联邦通信委员会标准和规章)中RJ是描述公用电信网络的接口,打算机网络的RJ45是标准8位模块化接口的俗称。
连接器由插头(8P8C接头,水晶头)和插座组成。
如下图所示:

关于接头引脚定义,目前存在两种标准:T568A和T568B(最通用)。
这两者的紧张差异是橙色和绿色双绞线进行了交流,如下图所示:

设计这两种标准只是在线缆颜色上有所差异,目的是在线缆侧实现交叉互连。
网络直通线常用于异种网络之间的互连(比如打算机交流机之间),交叉线常用于同种网络之间的互联(比如打算机与之间)。
不过现在PHY芯片大部分具有自动交叉(auto MDI-X)的能力,只须要直连即可。
不同网络速率及网络介质下引脚浸染也不相同,如下图示意:

关于RJ45插座,也有很多分类。
根据功能划分,内部有无集成变压器,有无集成LED指示灯,根据外壳分类是否金属或塑料,有无金属弹片等,进行选型时须要清楚明了。

ESD保护芯片

在一些工业场景下环境恶略须要增长ESD保护器件,ESD器件一版放到靠近连接器位置,对付百兆以太网来说只须要4通道低结电电容器件,根据须要的静电等级进行型号选型。

网络变压器

网络变压器浸染是:

耦合差分旗子暗记,抗滋扰能力更强

变压器隔离网线端不同设备的不同电平,隔离直流旗子暗记

网络变压器一样平常是由差模线圈,变压器以及中央抽头组成。
如下示意:

个中低级中央抽头的接法须要根据PHY芯片来决定,电流驱动的就要接电源,电压驱动直接接个电容到地即可,是详细还要参看芯片的datasheet和参考设计了。
还须要把稳的是有的变压器中间抽头是独立的有的是收发合并在一起的,设计的时候须要把稳,为了防止初版硬件设计缺点,可以兼容设计,如下所示:

变压器次级中央抽头利用Bob Smith电路来抑制共模噪音,利用75Ω和电容接地接管共模能量,如上图事理图所示。

把稳:有的RJ45 J已经内置了网络变压器,设计时特殊把稳下内部框图是如何连接的。

关于PCB Layout时,须要把稳:

PHY芯片,变压器,连接器Trace须要做100Ω±10%阻抗设计,走线只管即便短

差分对做等长设计,偏差小于0.5mm

避免分支

差分对走线参考平面完全

PHY Transceiver

作为以太网外围电路的核心器件,须要根据实际运用来选择得当的PHY芯片,基本选型指标如下:

10/100/1000Mbps

接口类型MII/RMII/GMII/RGMII/SGMII

支持单端口/双端口

光纤/电口 PHY

供电电压及事情温度

根据指标选择芯片制造厂商PHY芯片,根据datasheet以及参考手册进行设计。
常见的PHY芯片厂商:

TI-PHY

MicroChip-PHY

Marvell-PHY

Realtek-PHY

MAC Controller

MAC端须要把稳的便是利用什么接口,常见的MII/RMII/GMII/RGMII。

MII接口:

MDIO一样平常上拉1.5KΩ电阻

旗子暗记线须要串联电阻一样平常为10Ω,发送端靠近MAC,吸收端靠近PHY

MII旗子暗记线单端对地阻抗应设计为50Ω±10%

TXD[3:0],TXCLK,TXEN,TXERR担保等长设计

RXD[3:0],RXCLK,RXDV,RXERR担保等长设计

旗子暗记线走线避免分层

时钟线包地处理

RMII:

50MHz外部时钟

走线规则同MII

不该用的IO可以当作GPIO利用,有的也当作复用旗子暗记,详细参考datasheet

晶体

晶体可以利用无源晶体以及有源晶振,50MHz运用中应利用有源晶振。
须要担保晶体如下规格:

利用无源晶体时:

晶体电路靠近芯片

时钟旗子暗记事理电源以及滋扰旗子暗记

时钟旗子暗记包地处理

利用有源晶振时:

须要外接供电

XCLK1不连接

走线规则参考无源晶体

供电

根据PHY芯片Datasheet进行设计,如下参考:

主电源上利用磁珠(Murata BLM21AG121SH1),去耦电容(10uF+100nF)组合

数字电源利用100nF滤波

状态指示灯

状态指示灯代表了网络连接速率状态,LED亮灭状态是由PHY芯片掌握,没有标准定义,详细参考PHY Datasheet。

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