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列舉3種以太網(wǎng)硬件電路的設(shè)計(jì)方案

冬至子 ? 來(lái)源:電子哥的日常 ? 作者:電子哥的日常 ? 2023-10-08 14:43 ? 次閱讀
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實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通信硬件電路方法很多,一般情況是CPU+MAC+PHY+網(wǎng)絡(luò)變壓器+RJ45。整個(gè)硬件電路最多用5個(gè)電子器件完成。

隨著集成電路的發(fā)展,很多功能被集成在一起,簡(jiǎn)化硬件電路的設(shè)計(jì)。

  • 上述那種方法,器件較多,開(kāi)發(fā)難度比較大。下面列舉其它3種方法。

1、CPU(集成MAC層),外接一個(gè)PHY芯片,網(wǎng)絡(luò)變壓器和RJ45,總計(jì)4個(gè)器件。

2、CPU,外加一個(gè)MAC和PHY集成一體芯片,外加RJ45(集成網(wǎng)絡(luò)變壓器),也是3個(gè)電子器件。

3、CPU,加一個(gè)MAC芯片和一個(gè)PHY芯片,外加RJ45(集成網(wǎng)絡(luò)變壓器),總共4個(gè)器件。

總體來(lái)說(shuō),1和2方案最好,用的電子器件少。第2個(gè)方案,開(kāi)發(fā)難度較小。

一、CPU(集成MAC層)+一個(gè)PHY芯片+網(wǎng)絡(luò)變壓器+RJ45:

以太網(wǎng)PHY芯片采用AR8031,它與CPU有2種連接方式,一種是RGMII,另外一種是SGMII。

CPU采用的是恩智浦的i.MX6系列單片機(jī),cortex-A9內(nèi)核,主頻1個(gè)G。CPU集成以太網(wǎng)控制器(MAC),硬件集成IEEE1588協(xié)議。嚴(yán)格來(lái)講,這款單片機(jī)屬于ARM,能跑Linux操作系統(tǒng)

RGMII接口對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)線(xiàn)比較多,包括4個(gè)接收數(shù)據(jù)線(xiàn)、4個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)線(xiàn)、接收數(shù)據(jù)時(shí)鐘、發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)鐘等。

圖1是單片機(jī)i.MX6Q對(duì)應(yīng)的連接電路:

圖1 單片機(jī) i.MX6對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口

圖2是PHY芯片AR8031原理圖,AR8031是高通公司生產(chǎn)低功耗PHY芯片。

圖2:PHY芯片AR8031的原理圖

通過(guò)PHY芯片后,然后連接一個(gè)網(wǎng)路變壓器,網(wǎng)絡(luò)變壓器的作用有,增大驅(qū)動(dòng)能力,增強(qiáng)抗干擾能力,還有阻抗匹配和保護(hù)隔離的作用。

最后接RJ45網(wǎng)口。

圖4 RJ45接口

二、CPU(具有SPI接口),外加一個(gè)MAC和PHY一體芯片(集成TCP/IP協(xié)議)。兩者通過(guò)SPI接口進(jìn)行通信。最后加一個(gè)RJ45(集成網(wǎng)絡(luò)變壓器)。這種方案硬件電路簡(jiǎn)單,軟件開(kāi)發(fā)難度也不大。

圖5是恩智浦公司的i.MX RT系列跨界MCU,這款單片機(jī)優(yōu)點(diǎn)是成本低,功能強(qiáng)大。缺點(diǎn)也很明顯,沒(méi)有內(nèi)嵌flash,下載程序程序需要外掛flash。

圖5單片機(jī)MIMXRT1052 SPI接口原理圖

圖6是W5500電路圖,這款以太網(wǎng)芯片是微知納特公司生產(chǎn)的,芯片內(nèi)部集成TCP/IP協(xié)議棧。

圖6 W5500原理圖

圖7 是RJ45電路圖,帶有2個(gè)指示燈,內(nèi)部嵌有網(wǎng)絡(luò)變壓器。

圖7 RJ45的電路圖

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