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3种以太网硬件电路设计方案

pecron 来源:头条号电子哥与电子 2023-01-11 09:51 次阅读

随着集成电路的发展,很多功能被集成在一起,简化硬件电路的设计。

上述那种方法,器件较多,开发难度比较大。 下面列举其它3种方法。

1、CPU(集成MAC层),外接一个PHY芯片网络变压器和RJ45,总计4个器件。

2、CPU,外加一个MAC和PHY集成一体芯片,外加RJ45(集成网络变压器),也是3个电子器件。

3、CPU,加一个MAC芯片和一个PHY芯片,外加RJ45(集成网络变压器),总共4个器件。

总体来说,1和2方案最好,用的电子器件少。 第2个方案,开发难度较小。

一、CPU(集成MAC层)+一个PHY芯片+网络变压器+RJ45:

以太网PHY芯片采用AR8031,它与CPU有2种连接方式,一种是RGMII,另外一种是SGMII。

CPU采用的是恩智浦的i.MX6系列单片机,cortex-A9内核,主频1个G。 CPU集成以太网控制器(MAC),硬件集成IEEE1588协议。 严格来讲,这款单片机属于ARM,能跑Linux操作系统

RGMII接口对应的数据线比较多,包括4个接收数据线、4个发送数据线、接收数据时钟、发送数据时钟等。

图1是单片机i. MX6Q对应的连接电路:

poYBAGO-FhuAUlrWAAEJVNYEbaU670.jpg

图1 单片机 i.MX6对应的网络接口

图2是PHY芯片AR8031原理图,AR8031是高通公司生产低功耗PHY芯片。

pYYBAGO-FhuAG_YeAAGFjFRk9-U870.jpg

图2:PHY芯片AR8031的原理图

通过PHY芯片后,然后连接一个网路变压器,网络变压器的作用有,增大驱动能力,增强抗干扰能力,还有阻抗匹配和保护隔离的作用。

最后接RJ45网口。

pYYBAGO-FhuASCfeAAESqFAEHNI652.jpg

图3 网络变压器的原理图

pYYBAGO-FhuAUFOvAAG5dce-c0c337.jpg

图4 RJ45接口

二、CPU(具有SPI接口),外加一个MAC和PHY一体芯片(集成TCP/IP协议)。 两者通过SPI接口进行通信。 最后加一个RJ45(集成网络变压器)。 这种方案硬件电路简单,软件开发难度也不大。

图5是恩智浦公司的i. MX RT系列跨界MCU,这款单片机优点是成本低,功能强大。 缺点也很明显,没有内嵌flash,下载程序程序需要外挂flash。

poYBAGO-FhuAApwQAAEw0raN7gE143.jpg

图5单片机MIMXRT1052 SPI接口原理图

图6是W5500电路图,这款以太网芯片是微知纳特公司生产的,芯片内部集成TCP/IP协议栈。

poYBAGO-FhuADDnXAAFgo3-PIN4107.jpg

图6 W5500原理图

图7 是RJ45电路图,带有2个指示灯,内部嵌有网络变压器。

poYBAGO-FhuAC40vAAELrLWL5II510.jpg

图7 RJ45的电路图

审核编辑:汤梓红

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原文标题:3种以太网硬件电路设计方案

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