靜安網(wǎng)絡(luò)接口廠家
發(fā)布時(shí)間：2023-03-09 01:37:17
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摘要：設(shè)計(jì)了以ENC28J60 為核心的以太網(wǎng)接口實(shí)現(xiàn)方案，描述了該系統(tǒng)硬件架構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。在簡(jiǎn)要介紹了以太網(wǎng)控制器ENC28J60 的結(jié)構(gòu)、功能、外圍電路的基礎(chǔ)上， 對(duì)ENC28J60 與Atmega16 的SPI 通訊進(jìn)行了闡述。此方案不僅成本低， 而且可以實(shí)現(xiàn)500Kbps 以上的傳輸速率，滿足了嵌入式系統(tǒng)的Internet 控制要求。1 引言隨著Internet 的出現(xiàn)和以太網(wǎng)的迅速發(fā)展， 基于以太網(wǎng)的設(shè)備控制越來(lái)越多。目前市場(chǎng)上大部分以太網(wǎng)控制器采用的封裝均超過(guò)80 引腳， 如RTL8019AS、DM9008、CS8900A 等。這些器件不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 面積龐大， 且系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)較大。近來(lái)， Microchip推出全球首枚28 引腳獨(dú)立以太網(wǎng)控制器ENC28J60, 可為嵌入式系統(tǒng)提供低引腳數(shù)、低成本、精簡(jiǎn)的遠(yuǎn)程通訊解決方案。2 ENC28J60 網(wǎng)絡(luò)接口體系結(jié)構(gòu)ENC28J60 是帶有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)串行外設(shè)接口(Serial PeripheralInterface, SPI)的獨(dú)立以太網(wǎng)控制器。它符合IEEE 802.3 的全部規(guī)范， 采用了一系列包過(guò)濾機(jī)制以對(duì)傳入數(shù)據(jù)包進(jìn)行限制。它還提供了一個(gè)內(nèi)部DMA 模塊， 以實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)吞吐和硬件支持的IP 校驗(yàn)和計(jì)算。與主控制器的通信通過(guò)兩個(gè)中斷引腳(INT和WOL)和SPI 腳(SO、SI、SCK、CS)實(shí)現(xiàn)， 數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)10Mb/s.兩個(gè)專(zhuān)用的引腳(LEDA、LEDB)用于連接LED, 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)狀態(tài)指示。圖1 所示為ENC28J60 的典型應(yīng)用電路。ENC28J60 由7 個(gè)主要功能模塊組成：SPI 接口， 充當(dāng)主控制器和ENC28J60 之間通信通道; 控制寄存器， 用于控制和監(jiān)視ENC28J60; 雙端口RAM緩沖器， 用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包; 判優(yōu)器，當(dāng)DMA、發(fā)送和接收模塊發(fā)出請(qǐng)求時(shí)對(duì)RAM緩沖器的訪問(wèn)進(jìn)行控制; 總線接口， 對(duì)通過(guò)SPI 接收的數(shù)據(jù)和命令進(jìn)行解析;MAC 模塊：實(shí)現(xiàn)符合IEEE 802.3 標(biāo)準(zhǔn)的MAC 邏輯; PHY 模塊， 對(duì)雙絞線上的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和譯碼。ENC28J60 還包括其他支持模塊， 諸如振蕩器、片內(nèi)穩(wěn)壓器、電平變換器(提供可以接受5V 電壓的I/O 引腳)和系統(tǒng)控制邏輯。根據(jù)以上說(shuō)明， ENC28J60 應(yīng)用于嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口是非常合適的， 有廣闊的應(yīng)用發(fā)展前景。3 ENC28J60 在嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口的應(yīng)用3.1 硬件電路設(shè)計(jì)利用ENC28J60 可以構(gòu)成不同功能的網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)， 如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、帶Internet 功能的設(shè)備、遠(yuǎn)程監(jiān)控(數(shù)據(jù)采集， 診斷)設(shè)備等。圖2 所示為基于ENC28J60 的嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口的硬件電路原理圖。電路中有：2 個(gè)LED 狀態(tài)指示燈主要用來(lái)顯示網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)， 包括PHY 是否沖突、連接是否建立、是否接收數(shù)據(jù)、連接速度、雙工模式等; 必需的偏置電阻R3(2kΩ， 精度為1%);高速局域網(wǎng)電磁隔離模塊(即RJ45 以太網(wǎng)接口)， 應(yīng)用中，ENC28J60 的物理端口與隔離變壓器HR901170A 連接時(shí)必須符合IEEE802.3 對(duì)物理層規(guī)范的要求， 如RJ45 的插孔與隔離變壓器的間隔應(yīng)盡量小， 輸出和輸入差分信號(hào)對(duì)的走線要有很好的隔離。電路中的主控制器采用Atmel 公司的ATmega16 單片機(jī)，它具有先進(jìn)的RISC(精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī))結(jié)構(gòu)、16 kB 可編程Flash 存儲(chǔ)器、512 B 的EEPROM和1 kB 片內(nèi)SRAM, 具有豐富的外設(shè)接口， 其SPI 接口允許ATmega16 與外設(shè)進(jìn)行高速的同步數(shù)據(jù)傳輸。本設(shè)計(jì)中ATmega16 SPI 配置為主機(jī)模式，ENC28J60 為從設(shè)備。ATmega16 的SPI 工作模式由CPOL、CPHA 設(shè)置， 根據(jù)ENC28J60 的SPI 讀寫(xiě)時(shí)序， ATmega16 的SPI工作模式應(yīng)設(shè)置為模式0.ATmega16 通過(guò)將ENC28J60 的CS引腳置低實(shí)現(xiàn)與其的同步。SPI 時(shí)鐘由寫(xiě)入到SPI 發(fā)送緩沖寄存器的數(shù)據(jù)啟動(dòng)， SPI MOSI(PB5)引腳上的數(shù)據(jù)發(fā)送秩序由寄存器SPCR 的DORD 位控制， 置位時(shí)數(shù)據(jù)的LSB(最低位)首先發(fā)送， 否則數(shù)據(jù)的MSB(最高位)首先發(fā)送。我們選擇先發(fā)送MSB,同時(shí)接收到的數(shù)據(jù)傳送到接收緩沖寄存器， CPU 進(jìn)行右對(duì)齊從接收緩沖器中讀取接收到的數(shù)據(jù)。應(yīng)該注意， 當(dāng)需要從ENC28J60 中讀取多個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)， 即使ENC28J60 并不需要ATmega16 串行輸出的數(shù)據(jù)， 每讀取一個(gè)數(shù)據(jù)前都要向SPI 發(fā)送緩沖器寫(xiě)一個(gè)數(shù)據(jù)以啟動(dòng)SPI 接口時(shí)鐘。由于SPI 系統(tǒng)的發(fā)送方向只有1 個(gè)緩沖器， 而在接收方向有2 個(gè)緩沖器， 所以在發(fā)送時(shí)一定要等到移位過(guò)程全部結(jié)束后， 才能對(duì)SPI 數(shù)據(jù)寄存器執(zhí)行寫(xiě)操作; 而在接收數(shù)據(jù)時(shí)， 需要在下一個(gè)字節(jié)移位過(guò)程結(jié)束之前通過(guò)訪問(wèn)SPI 數(shù)據(jù)寄存器讀取當(dāng)前接收到的數(shù)據(jù)， 否則第1 個(gè)數(shù)據(jù)丟失。
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RJ45帶變壓器不但增強(qiáng)了傳輸信號(hào)和改善傳輸距離，還增加了連接器的實(shí)用性和適應(yīng)性，使網(wǎng)絡(luò)接口更方便，減輕用戶(hù)負(fù)擔(dān)，達(dá)到事半功倍的效果，可以說(shuō)是一個(gè)非常重要的電子組件。RJ45連接器主要用于信號(hào)電平耦合。首先可以增強(qiáng)信號(hào)，使傳輸距離更遠(yuǎn)，其次芯片端可以與外界隔離，使抗干擾性能得到了大大提升，芯片還具有很強(qiáng)的保護(hù)作用（如仿雷擊）。當(dāng)連接到不同級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)端口（如果PHY芯片為2.5V且某些PHY芯片為3.3V）時(shí)，它不會(huì)影響彼此的設(shè)備的性能。從理論上來(lái)說(shuō)，可以不需要接變壓器，直接接到RJ45上也是能正常工作的。但是傳輸距離就很受限制，而且當(dāng)接到不同電平網(wǎng)口時(shí)，也會(huì)有影響。而且外部對(duì)芯片的干擾也很大。當(dāng)接了網(wǎng)絡(luò)變壓器后，它主要用于信號(hào)電平耦合?？梢杂幸韵伦饔茫嚎梢栽鰪?qiáng)信號(hào)，使其傳輸距離更遠(yuǎn)；使芯片端與外部隔離，抗干擾能力大大增強(qiáng)。網(wǎng)絡(luò)連接器具有在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間牢靠傳送信息的才能。為了提高互連的網(wǎng)絡(luò)的牢靠性，常選用一下一些辦法：防止分組在若干個(gè)網(wǎng)關(guān)中無(wú)限制的循環(huán)；向源站或者其他網(wǎng)關(guān)發(fā)送錯(cuò)誤報(bào)告；對(duì)分組從源站到目的站之間的途徑進(jìn)行盯梢；供給網(wǎng)間信息的重傳功用
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使用以網(wǎng)際協(xié)議（Internet Protocol）為通訊基礎(chǔ)的插座稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)插座（Internet socket）。其作用是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線的電氣連續(xù)性。常用的RJ45非屏蔽模塊高2cm、寬2cm、厚3cm，塑體抗高壓、阻燃，可卡接到任何M系列模式化面板、支架或表面安裝盒中，并可在標(biāo)準(zhǔn)面板上以90°（垂直）或45°斜角安裝，特殊的工藝設(shè)計(jì)至少提供750次重復(fù)插拔。模塊使用了T568-A和T568-B布線通用標(biāo)簽。這種模塊是綜合布線系統(tǒng)中應(yīng)用最多的一種模塊，無(wú)論從三類(lèi)、五類(lèi)、還是超五類(lèi)和六類(lèi)，它的外形都保持了相當(dāng)?shù)囊恢?。按屏蔽性能分為非屏蔽模塊和屏蔽模塊。當(dāng)安裝屏蔽電纜系統(tǒng)時(shí)，整個(gè)鏈路都必須屏蔽，包括電纜和連接件，都需要用屏蔽的信息模塊。根據(jù)模塊端接時(shí)是否需要打線來(lái)分，信息模塊有打線式與免打線式信息模塊。打線式信息模塊需用專(zhuān)用的打線工具將雙絞線導(dǎo)線壓入信息模塊的接線槽內(nèi)。免打線工具設(shè)計(jì)也是模塊的人性化設(shè)計(jì)的一個(gè)體現(xiàn)，這種模塊端接時(shí)無(wú)需用專(zhuān)用刀具。
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網(wǎng)絡(luò)綜合布線產(chǎn)品中比較暢銷(xiāo)的一款是網(wǎng)絡(luò)直通頭，它是兩端網(wǎng)線不夠長(zhǎng)的時(shí)候能夠無(wú)阻傳輸，保證傳輸速率不變且不掉包等。那么此款網(wǎng)絡(luò)直通頭有那些細(xì)節(jié)描寫(xiě)呢？規(guī)格是什么樣子的？屏蔽款網(wǎng)絡(luò)直通頭能夠更好的傳輸數(shù)據(jù)，保障數(shù)據(jù)達(dá)到各種傳輸速率，各類(lèi)別的傳輸速率也能符合要求，對(duì)于一些較真的產(chǎn)品喜愛(ài)者而言，各個(gè)部件如下哦。1.屏蔽銅殼主體；2.PC內(nèi)主體；3.PCB線路板；4.針芯整體；5.RJ45接口接下來(lái)就詳細(xì)的介紹一下關(guān)于網(wǎng)絡(luò)屏蔽直通頭模塊的樣式嘍。英曼網(wǎng)絡(luò)屏蔽直通頭的類(lèi)別分為：超五類(lèi)、六類(lèi)、超六類(lèi)、七類(lèi)，都是符合國(guó)際電工協(xié)會(huì)IEC60603標(biāo)準(zhǔn)。材質(zhì)及表面處理采用的是黃銅鍍鎳、插芯采用青磷銅電鍍金3U，PCB線路板采用FR-4.0；注塑的部分采用的是全新聚碳酸脂（PC）。配置特性上，適配接口為RJ45 8P8C標(biāo)準(zhǔn)插座。機(jī)械特性上，插拔力測(cè)試小于等于30N，接口插拔次數(shù)為750次。電氣特性上，接觸電阻最大20M?，絕緣電阻100V DC最小500M?，耐壓是1500V DC OR AC Peak。環(huán)境性能上，存儲(chǔ)溫度為-40°至+70°，工作溫度為-10°至+60°。英曼網(wǎng)絡(luò)屏蔽直通頭采用的組件均滿足ROHS環(huán)保指令要求，兼容所有RJ45接口的網(wǎng)線電腦、交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈接?？梢詰?yīng)用在工業(yè)/數(shù)據(jù)中心/辦公場(chǎng)所/樓宇/船舶/航天/家庭等網(wǎng)絡(luò)。