中山網絡水晶頭公司
發布時間：2023-08-25 01:29:43
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摘要：設計了以ENC28J60 為核心的以太網接口實現方案，描述了該系統硬件架構的設計方法。在簡要介紹了以太網控制器ENC28J60 的結構、功能、外圍電路的基礎上， 對ENC28J60 與Atmega16 的SPI 通訊進行了闡述。此方案不僅成本低， 而且可以實現500Kbps 以上的傳輸速率，滿足了嵌入式系統的Internet 控制要求。1 引言隨著Internet 的出現和以太網的迅速發展， 基于以太網的設備控制越來越多。目前市場上大部分以太網控制器采用的封裝均超過80 引腳， 如RTL8019AS、DM9008、CS8900A 等。這些器件不僅結構復雜， 面積龐大， 且系統開銷較大。近來， Microchip推出全球首枚28 引腳獨立以太網控制器ENC28J60, 可為嵌入式系統提供低引腳數、低成本、精簡的遠程通訊解決方案。2 ENC28J60 網絡接口體系結構ENC28J60 是帶有行業標準串行外設接口(Serial PeripheralInterface, SPI)的獨立以太網控制器。它符合IEEE 802.3 的全部規范， 采用了一系列包過濾機制以對傳入數據包進行限制。它還提供了一個內部DMA 模塊， 以實現快速數據吞吐和硬件支持的IP 校驗和計算。與主控制器的通信通過兩個中斷引腳(INT和WOL)和SPI 腳(SO、SI、SCK、CS)實現， 數據傳輸速率高達10Mb/s.兩個專用的引腳(LEDA、LEDB)用于連接LED, 進行網絡活動狀態指示。圖1 所示為ENC28J60 的典型應用電路。ENC28J60 由7 個主要功能模塊組成：SPI 接口， 充當主控制器和ENC28J60 之間通信通道; 控制寄存器， 用于控制和監視ENC28J60; 雙端口RAM緩沖器， 用于接收和發送數據包; 判優器，當DMA、發送和接收模塊發出請求時對RAM緩沖器的訪問進行控制; 總線接口， 對通過SPI 接收的數據和命令進行解析;MAC 模塊：實現符合IEEE 802.3 標準的MAC 邏輯; PHY 模塊， 對雙絞線上的模擬數據進行編碼和譯碼。ENC28J60 還包括其他支持模塊， 諸如振蕩器、片內穩壓器、電平變換器(提供可以接受5V 電壓的I/O 引腳)和系統控制邏輯。根據以上說明， ENC28J60 應用于嵌入式網絡接口是非常合適的， 有廣闊的應用發展前景。3 ENC28J60 在嵌入式網絡接口的應用3.1 硬件電路設計利用ENC28J60 可以構成不同功能的網絡終端節點， 如網絡服務器、帶Internet 功能的設備、遠程監控(數據采集， 診斷)設備等。圖2 所示為基于ENC28J60 的嵌入式網絡接口的硬件電路原理圖。電路中有：2 個LED 狀態指示燈主要用來顯示網絡連接狀態， 包括PHY 是否沖突、連接是否建立、是否接收數據、連接速度、雙工模式等; 必需的偏置電阻R3(2kΩ， 精度為1%);高速局域網電磁隔離模塊(即RJ45 以太網接口)， 應用中，ENC28J60 的物理端口與隔離變壓器HR901170A 連接時必須符合IEEE802.3 對物理層規范的要求， 如RJ45 的插孔與隔離變壓器的間隔應盡量小， 輸出和輸入差分信號對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，它具有先進的RISC(精簡指令集計算機)結構、16 kB 可編程Flash 存儲器、512 B 的EEPROM和1 kB 片內SRAM, 具有豐富的外設接口， 其SPI 接口允許ATmega16 與外設進行高速的同步數據傳輸。本設計中ATmega16 SPI 配置為主機模式，ENC28J60 為從設備。ATmega16 的SPI 工作模式由CPOL、CPHA 設置， 根據ENC28J60 的SPI 讀寫時序， ATmega16 的SPI工作模式應設置為模式0.ATmega16 通過將ENC28J60 的CS引腳置低實現與其的同步。SPI 時鐘由寫入到SPI 發送緩沖寄存器的數據啟動， SPI MOSI(PB5)引腳上的數據發送秩序由寄存器SPCR 的DORD 位控制， 置位時數據的LSB(最低位)首先發送， 否則數據的MSB(最高位)首先發送。我們選擇先發送MSB,同時接收到的數據傳送到接收緩沖寄存器， CPU 進行右對齊從接收緩沖器中讀取接收到的數據。應該注意， 當需要從ENC28J60 中讀取多個數據時， 即使ENC28J60 并不需要ATmega16 串行輸出的數據， 每讀取一個數據前都要向SPI 發送緩沖器寫一個數據以啟動SPI 接口時鐘。由于SPI 系統的發送方向只有1 個緩沖器， 而在接收方向有2 個緩沖器， 所以在發送時一定要等到移位過程全部結束后， 才能對SPI 數據寄存器執行寫操作; 而在接收數據時， 需要在下一個字節移位過程結束之前通過訪問SPI 數據寄存器讀取當前接收到的數據， 否則第1 個數據丟失。
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市場上有很多網絡帶變壓器供應商，但現在隨著市場的擴大，需求也越來越大。這么多RJ45變壓器怎么買？其實購買的方式有很多種。比如阿里巴巴或者百度可以找廠家買，你也可以去廠家考察或者比較幾家，你就找到如何選擇了。使用RJ45帶變壓器可以增強信號，使傳輸距離更長；將芯片端與外界隔離，大大增強抗干擾能力，增加對芯片的保護（如雷擊）；其次，當連接不同電平時（如果有的PHY芯片是2.5V，有的PHY芯片是3.3V），網口不會影響對方的設備。網絡變壓器的RJ45接頭主要用于信號電平耦合。首先，可以增強信號，使傳輸距離更長。其次，芯片可以與外界隔離，大大提高了抗干擾性能。該芯片還具有很強的保護作用（如模擬雷擊）。連接不同級別的網口時（如果PHY芯片為2.5V，部分PHY芯片為3.3V），不會影響對方設備的性能。配電變壓器在運行時通常不采用直接接地，但必須做好接地工作。可以在高壓熔斷器和變壓器之間加裝避雷針，保證中性點接地效果，不會有斑點。現象。
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摘要：為了得到比傳統片上網絡的網絡資源接口(NI)更高的數據傳輸效率和更加穩定的數據傳輸效果，提出了一種新的高效網絡接口的設計方法，并采用Verilog HDL語言對相關模塊進行編程，實現了高效傳輸功能，同時又滿足核內路由的設計要求。最終通過仿真軟件Xilinx ISE Design Suite 12．3和ModelSim SE 6．2b得到了滿足設計要求的仿真結果。隨著納米時代的到來，集成電路工藝不斷的發展，特別是VISI設計技術的進步，系統級芯片的設計迎來了巨大的挑戰，而這個挑戰的的關鍵就是怎么樣實現更高的通信效率。這個問題的出現也預示著多核技術時代的到臨。為了應對這個挑戰，人們提出了片上網絡(Network On Chip，NoC)的概念。片上網絡(NoC)移植了網絡通信的方式，進而來解決多核時代的IP核互聯通信的問題。由于片上網絡(NoC)具有優秀的可擴展性和相對較好的功耗效率，目前已經被大多數人認為是解決當前甚至未來芯片設計中關于通信問題的最重要的技術之一。1 NoC簡介為傳統2D-MESH結構的NoC示意圖。圖中明顯可以看出片上網絡(NoC)主要由4部分組成：資源節點(IP核)、路由節點、網絡接口NI(Network Interface)和全局鏈路。其中網絡接口NI就是連接IP核與通信網絡的橋梁，同時網絡接口NI的設計也是片上網絡(NoC)設計技術中重要的一環。網絡接口NI使NoC實現了計算資源與通信網絡部分的分離，允許IP核和網絡通信結構分別獨立進行設計，使計算資源相對網絡更加透明，從而實現不同資源間的互聯，提高了設計的重用性。網絡接口NI主要面向地址信號，數據的打包、解包、編碼，同步等方面的問題。文獻提出的是一種既滿足擔保服務又滿足最大努力服務的網絡接口NI，但是此網絡接口NI主要應用于AEthereal系統中。文獻介紹了一種以OCP從模塊存在的網絡接口，應用于XpIPes系統。2 通用網絡接口NI的結構及模塊功能網絡接口的作用主要基于網絡中關于信息包信息的傳輸，并且將其轉換成資源模塊可用的形式。它的主要功能包括3個方面：提取關于IP核與網絡之間的通信協議；支持任何IP核與網絡接口連接；對數據進行打包和解包。當數據在NoC中傳輸時，網絡接口將主IP核中的數據進行打包，并進行校驗，然后將其傳輸到路由節點進入網絡，最后由目的IP核的網絡接口進行解包，校驗進入到目的IP核中。圖2是通用網絡接口的結構模塊圖，如圖2所示其主要由通用核接口、數據打包單元、數據解包單元、存儲單元和異步FIFO構成。數據打包單元主要將來自IP核的信息進行打包，其首先將信息轉換成流控單元(flit)，然后在網絡中進行傳輸，其主要由包頭編碼單元，數據處理單元和FIFO控制單元構成。而解包單元主要是將數據包進行轉換，滿足目的IP核所需要的數據形式。數據打包單元和數據解包單元共享網絡接口中的存儲單元，這樣做主要是易于鏈接不同模塊。3 高效網絡接口的設計3．1 總體結構的設計與分析本文主要是設計一種高效的網絡接口使其滿足數據的快速傳輸，同時能承受高的通信壓力，使其也可用于核內路由的數據傳輸。核內路由及將傳統的路由節點嵌入到IP核中，與IP核共享存儲單元，益于IP核與網絡通信部分數據傳輸加速，以便于加快整個NoC的網絡通信速率。據文獻可知，核內路由也將是NoC發展的重要方向之一。如圖3所示，本文設計的網絡接口主要包含數據接收，數據發送，緩沖區模塊和寄存器控制組4部分。當原始數據從IP核傳輸到本網絡接口，首先由數據接收模塊將原始數據打包，并將其分為多個片(flit)。通常數據包被分為：Head flit，Datel flit，Date2 flit，Tailflit等4部分，而本網絡接口將其壓縮為Head flit，Datel flit，Date2 and control flit三部分，主要是將Tailflit壓縮到傳統Data2 flit中，因為Tail flit中只含有一個完成控制信號，所以將其合并到最后一個數據片上，通過寄存器控制模塊控制發送，通過網絡到達目的網絡接口，由其將接受到的數據包進行解包，滿足目的IP核的需求，同時傳輸到目的IP核。由于本網絡接口也可以嵌入到IP核中，因此可以提前將Head flit發送出去，使Head flit的發送與數據打包并行處理。這樣就加速了數據的傳輸速率。此模塊主要是完成接收路由節點發出來的數據包以及本地IP核發出的數據包。其結構如圖4所示，由數據接收邏輯控制模塊和數據接收狀態機模塊。 此模塊主要工作流程為：接收控制邏輯模塊→產生緩存地址和有效信號→狀態機模塊→產生接收數據的狀態。簡單狀態圖如圖5所示。當系統復位，整個狀態機處于空狀態(idle)，當同時接收到有效的數據信號和信道控制信號時，進入接收數據長狀態(r_length)。隨著clk上升沿的到達，順序進入接收數據目的地址的狀態(r_desti_addr)，接收源地址狀態(r_source_addr)，接收數據狀態(r_receive)。數據接收完成后，置數據傳輸完成信號無效后，狀態機恢復初始狀態(idle)。3．3 數據發送模塊的設計此模塊主要是將從路由節點得到的數據發送給IP核，或者是將從IP核得到的數據傳輸到通信網絡中去。設計思路同數據接收模塊相似。結構圖如圖6所示分為2部分：數據發送控制邏輯模塊和數據發送狀態機模塊。其狀態機的轉移圖如圖7所示。簡述：idle→(有效數據發送信號)ask(信道請求信號)→(響應信道請求)buf_en→(clk上沿)t_length→t_date→(數據信號完成響應)idle。3．4 寄存器控制組模塊的設計此模塊主要分為：狀態寄存器，邏輯控制寄存器，接收數據長寄存器，接收數據源地址寄存器。4個寄存器都為8位寄存器。滿足了各節點對網絡接口的控制。表1為狀態寄存器。當前網絡接口的工作狀態有表中寄存器的低兩位所代表。“0”代表處于r_date，“1”代表處于s_date。4 系統仿真與驗證結果 本文設計的網絡接口主要是使用Xilinx ISE Design suite 12．3和ModelSim SE 6．2b仿真軟件進行仿真和驗證。圖8是網絡接口中數據接收模塊功能仿真圖，圖9是數據發送模塊功能仿真圖。實驗主要是通過主時鐘控制數據的發送，采用50 MHz的時鐘，每2個時鐘發送一個IP核數據，發送完成的到flag標識。從結果可以看出此設計便于加快數據在網絡中的傳輸效率。實驗中源IP核輸出數據為32位，通過NI1把數據分為高16位和低16位輸出，到達目的NI2，通過NI2把數據合并為32位，最終輸入到目的IP核內。結果顯示，數據傳輸過程數據保持了較強的穩定性，同時發送與接收都準確的做出了應答，達到了設計要求。5 結語本文設計的網絡接口主要是針對對數據傳輸速率要求較高，對傳輸效果穩定性要求較高的NoC體系。通過實驗基本實現了設計要求，同時此網絡接口具有較強的實用性，對與今后核內路由的研究具有重要的意義。
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咱們用網線的人都知道網線一般分五類線、超五類、六類、超六類這幾種，今天咱們要評論的是千兆網線，也是咱們在實踐使用過程中容易忽略的一些問題。首要咱們要知道千兆網線和百兆網線有什么差異？最直觀的，網線外面會有標明，標有CAT5E或許CAT6的是千兆網線，假設是CAT5就是百兆了。千兆網絡至少要用超五類線，實踐中主要用的是六類線。而五類網線一般是百兆網線。六類線的顯著特點是線中心有個十字骨架，這樣可以把四組先分隔。百兆網線線芯一般0.5毫米，六類千兆線要到達0.57毫米。百兆網線實踐使用中一般通過四芯就可以通訊，千兆網絡必定要八芯一同作業才可以通訊。其他還有，假設你有在用千兆設備，通過設備可以區別是百兆仍是千兆。如下圖，每個網口都有左右兩個綠燈，左邊亮標明100M速率，右邊亮標明10M的速率，兩個都亮標明聯接的是1000M的設備。當然，交換機、網線、跟交換機聯接的設備都支撐1000M，這個1000M才會亮。其他一個留心點，假設你用千兆網線，必定要用千兆水晶頭。這個許多人會忽略，覺得水晶頭是相同的。其實是有差異的，如圖：左邊百兆，右邊千兆。咱們可以看出來百兆和千兆在結構上也是有差異的吧。千兆網線做好檢驗的時分，必定要檢驗1-8號線全通，因為千兆網線1-8芯都作業。關于玩游戲常常掉線，查不出問題原因的，可以考慮下千兆線，還有就是丟包比較頻頻的，也有可能是網線原因。買房子新裝修的，就直接上千兆吧，會省你往后許多費事的。
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普普通通的一款網絡綜合布線產品會給布線大神們帶來方便，在布線過程中最撓人的莫過于網絡跳線不夠長，你接也不是，不接也浪費。這時候就需要網絡綜合布線產品中的網絡直通頭來緩解了。網絡直通頭的出現解決了一部分人對于網線不夠長，方便了一部分不想拆分網線的，即插即用的特點帶來了極大的便捷！此款網絡直通頭雖然不能達到最高的傳輸效果，但是也能達到國際電工協會IEC 60603-7-51標準。這款網絡直通頭外殼采用的是環保PC新料創新注塑而成，安全可靠。PCB板的采用也是加厚型，能夠更加堅固耐用。此款直通模塊的具體細節分解：1.PC主體；2.PCB線路板；3.針芯整體；4.RJ45接口；5.卡扣網絡直通頭一般采用的是8P8C設計方式，滿足通用RJ45接口。這種大眾型網絡直通頭在類別也是有超五類、六類、超六類之分，每一類別都是可以達到國際標準。能夠讓鏈接的兩頭跳線穩定傳輸。要說此網絡直通頭是否有缺點，是否能夠真正做到穩定傳輸數據，小編認為不一定的，這種是屬于非屏蔽直通頭，很容易受到外界的干擾，不能完全的確保穩定的傳輸數據，容易掉包，丟包等現象。