RMII模式以太网PHY芯片DP83848C的应用 以太网, 半导体, 美国, 国家

yuyang911220

摘要：介绍了美国国家半导体公司的PHY芯片DP83848C的功能特性；给出了在RMII(Reduced Medium Independent Interface，精简的介质无关接口)模式下的硬件电路及软件设计，以及在PCB布局布线过程中的注意事项。该设计为嵌入式系统中以太网底层的软硬件设计提供了参考，也为TCP／IP协议在嵌入式系统上的实现提供了硬件平台。　　引言
　　DP83848C是美国国家半导体公司生产的一款鲁棒性好、功能全、功耗低的10／100 Mbps单路物理层(PHY)器件。它支持MII(介质无关接口)和RMII(精简的介质无关接口)，使设计更简单灵活；同时，支持10BASE～T和100BASE-TX以太网外设，对其他标准以太网解决方案有良好的兼容性和通用性。
　　MII(Medium Independent Interface)是IEEE802．3u规定的一种介质无关接口，主要作用是连接介质访问控制层(MAC)子层与物理层(PH-Y)之间的标准以太网接口，负责MAC和PHY之间的通信。由于MII需要多达16根信号线，由此产生的I／O口需求及功耗较大，有必要对MII引脚数进行简化，因此提出了RMII(Reduced Medium Independent Interface，精简的介质无关接口)，即简化了的MII。
　　1 硬件设计
　　1．1 电路设计
　　DP83848C的收发线路各是一对差分线，经过变比为1：1的以太网变压器后与网线相连。以太网变压器的主要作用是阻抗匹配、信号整形、网络隔离，以及滤除网络和设备双方面的噪音。典型应用如图1所示。

　　图2是DP83848C与MAC的连接电路。其中，Xl为50 MHz的有源振荡器。

　　1．2 PCB布局布线
　　布局方面，精度为1％的49．9 Ω电阻和100 nF的去耦电容应靠近PHY器件放置，并通过最短的路径到电源。如图3所示，两对差分信号(TD和RD)应平行走线，避免短截，且尽量保证长度匹配，这样可以避免共模噪声和EMI辐射。理想情况下，信号线上不应有交叉或者通孔，通孔会造成阻抗的非连续性，所以应将其数目降到最低；同时，差分线应尽可能走在一面，且不应将信号线跨越分割的平面，如图4所示。信号跨越一个分割的平面会造成无法预测的回路电流，极可能导致信号质量恶化并产生EMI问题。注意，图3和图4中，阴影部分为错误方法。

　　2 RMll模式描述
　　RMII模式在保持物理层器件现有特性的前提下减少了PHY的连接引脚。
　　RMII由参考时钟REF_CLK、发送使能TX_EN、发送数据TXD[1：0]、接收数据RXD[1：0]、载波侦听／接收数据有效CRS_DV和接收错误RX_ER(可选信号)组成。在此基础上，DP83848C还增加了RX_DV接收数据有效信号。
　　2. 1 REF_CLK——参考时钟
　　REF_CLK是一个连续时钟，可以为CRS_DV、RXD[1：O]、TX_EN、TXD[1：O]、RX_DV和RX_ER提供时序参考。REF_CLK由MAC层或外部时钟源源提供。REF_CLK频率应为50 MHz±50×10-6，占空比介于35％和65％之间。在RMII模式下，数据以50 MHz的时钟频率一次传送2位。因此，RMII模式需要一个50 MHz有源振荡器(而不是晶振)连接到器件的X1脚。
　　2．2 TX_EN——发送使能
　　TX_EN表示MAC层正在将要传输的双位数据放到TXD[1：O]上。TX_EN应被前导符的首个半字节同步确认，且在所有待传双位信号载入过程中都保持确认。跟随一帧数据的末2位之后的首个REF_CLK上升沿之前，MAC需对TX_EN取反。TX_EN的变化相对于REF_CLK是同步的。