嵊州網(wǎng)絡(luò)水晶頭公司
發(fā)布時(shí)間：2022-12-06 01:39:01
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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)備控制越來越多。目前市場上大部分以太網(wǎng)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(jié)構(gòu)復(fù)雜， 面積龐大， 且系統(tǒng)開銷較大。近來， 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， 采用了一系列包過濾機(jī)制以對傳入數(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)出請求時(shí)對RAM緩沖器的訪問進(jìn)行控制; 總線接口， 對通過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(jī)，它具有先進(jìn)的RISC(精簡指令集計(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 讀寫時(shí)序， ATmega16 的SPI工作模式應(yīng)設(shè)置為模式0.ATmega16 通過將ENC28J60 的CS引腳置低實(shí)現(xiàn)與其的同步。SPI 時(shí)鐘由寫入到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)一定要等到移位過程全部結(jié)束后， 才能對SPI 數(shù)據(jù)寄存器執(zhí)行寫操作; 而在接收數(shù)據(jù)時(shí)， 需要在下一個(gè)字節(jié)移位過程結(jié)束之前通過訪問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連接器原理RJ45在進(jìn)行信號完整性設(shè)計(jì)時(shí)，需要思考：1、與整個(gè)互聯(lián)傳輸線阻抗的接連性；2、RJ45各插針間的串?dāng)_；3、有時(shí)序請求，要思考RJ45上的延時(shí)。RJ45的剖析辦法與通常的信號剖析辦法根本相同，都是運(yùn)用仿真軟件進(jìn)行仿真，并對成果進(jìn)行剖析，得出結(jié)論。RJ45的模型剖析和電路的模型剖析是相同的，僅僅要注意RJ45和過孔效應(yīng)的準(zhǔn)確建模、仿真關(guān)于猜測信號質(zhì)量非常重要。模型剖析有五種狀況1.多線模型 （MLM）： 適用于多插針RJ45，包含觸摸元件、觸摸與觸摸間耦合、觸摸和屏蔽間耦合、焊盤間耦合等。除了SLM模仿的參數(shù)外，還能用來模仿串?dāng)_和地彈等。2.單線模型 （SLM）： 適用于RJ45中的單線，如高速信號傳輸線，能夠用來模仿反射、時(shí)延和偏移、衰減以及信號傳輸質(zhì)量3.S參數(shù)模型：首要使用于頻域，可模仿吞吐量和串?dāng)_，經(jīng)過時(shí)域改換，可產(chǎn)生阻抗、串?dāng)_、傳輸時(shí)延和眼圖等。4.IBIS模型：是一種根據(jù)V/I曲線的對I/O BUFFER疾速準(zhǔn)確建模的辦法，支撐一切類型的RJ45和多種不同RJ45建模，如差分和不平衡信令、SLM（無耦合）、MLM（耦合）、模型級聯(lián)、板到板以及板到電纜等。5.SPICE模型：是Z為遍及的電路級模仿程序，被剖析的電路中的元件可包含電阻、電容、電感、互感、獨(dú)立電壓源、獨(dú)立電流源、各種線性受控源、傳輸線以及有源半導(dǎo)體器件。運(yùn)用注意事項(xiàng)1.對活絡(luò)元件施行對噪聲器件的物理阻隔；2.阻抗操控、反射和信號終端匹配；3.用接連的電源和地平面層；4.布線中盡量防止選用直角；5.差分對布線長度要相等，以確保在接納端良好的按捺比；6.高速電路設(shè)計(jì)中應(yīng)思考串?dāng)_疑問，包含近端串?dāng)_和遠(yuǎn)端串?dāng)_；7.電源退耦疑問，也就是說加在電路上的電源一定要經(jīng)過電感電容的退耦。訊磁電子RJ45連接器的開展變化受中國通訊產(chǎn)業(yè)疾速增長的影響，射頻RJ45商場呈現(xiàn)了史無前例的開展勢頭。跟著電信職業(yè)的開展，從開端僅僅語音的使用，開展到現(xiàn)在有了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)電視等使用，對數(shù)據(jù)傳輸率的請求越來越高。為了傳輸更高的速率，光纖開端代替?zhèn)鹘y(tǒng)的銅纜，尤其是在RRH方面開端選用光纖進(jìn)行銜接，不只大大提高了長距離大容量的傳輸速率，一起成本相對銅軸電纜也會(huì)下降。跟著光纖在通訊基礎(chǔ)設(shè)施的使用，光纖RJ45的需要逐漸添加。
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1）第一類：主要用于語音傳輸（第一類標(biāo)準(zhǔn)主要用于80年代早期的電話電纜），與數(shù)據(jù)傳輸不同。2）第2類：1MHZ傳輸頻率，用于語音傳輸和數(shù)據(jù)傳輸，最大傳輸速率為4Mbps，在使用4MBPS規(guī)范令牌傳輸協(xié)議的舊令牌網(wǎng)絡(luò)中是常見的。3）第3類：指目前在ANSI和EIA/TIA568標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的電纜。電纜的傳輸頻率為16MHz。它以10MbPs的最大傳輸速率用于語音傳輸和數(shù)據(jù)傳輸。主要用于10BASE-T。4）4種線路：用于語音傳輸?shù)?0MHz傳輸頻率和16Mbps數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲髠鬏斔俾剩饕糜诨诹钆频腖AN和10BASE-T/100BASE-T。5）五種導(dǎo)線：這些電纜增加了繞組的密度，并涂有傳輸速率為100MHz的高質(zhì)量絕緣材料。它們用于語音傳輸和數(shù)據(jù)傳輸，最大傳輸速率為1000Mbps，主要用于100BASE-T和10BASE-T網(wǎng)絡(luò)。這是最常用的以太電纜6）超五線：超五線具有低衰減、少串?dāng)_、高衰減串?dāng)_比（ACR）和信噪比（SNR）、小延遲誤差，以及大大改善的性能。超過5線主要用于千兆以太網(wǎng)（1000 MbPS）。7）六種電纜：這種電纜的傳輸頻率是1MHz至250MHz，六種電纜系統(tǒng)在200MHz綜合衰減串?dāng)_比（PS-ACR）下應(yīng)該有更大的余量，它提供的帶寬是五種電纜的兩倍。6種電纜的傳輸性能遠(yuǎn)高于5種標(biāo)準(zhǔn)，最適合傳輸速率高于1Gbps的應(yīng)用。6類與5類之間的一個(gè)重要區(qū)別在于改善了串?dāng)_和回波損耗的性能，這對于新一代全雙工高速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用非常重要。在六個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，取消了基本鏈路模型，路由標(biāo)準(zhǔn)采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。所需的路由距離為：永久鏈路長度不能超過90m，信道長度不能超過100m。如今，我們通常使用超過五種電纜，這不是普通的，而是只有傳輸距離和速度。
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RJ的名稱代表注冊的注冊杰克。它是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)接口。RJ45和RJ11是我們生活中的兩種常見的晶體連接器。它們的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用范圍是不同的，不能混合。然而，很多人對此并不了解，造成了一些不必要的設(shè)備損壞。本文將詳細(xì)介紹這兩種水晶接頭。什么是RJ45水晶頭？RJ45水晶頭是一個(gè)八針接頭，主要用于以太網(wǎng)，“RJ”用于注冊插孔，“45”用于接口標(biāo)準(zhǔn)序列號。RJ45晶體頭通常端接在以太網(wǎng)線路上，以連接各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，例如計(jì)算機(jī)、路由器、交換機(jī)等。網(wǎng)線制作流程什么是RJ11水晶頭？RJ11水晶頭類似于RJ45水晶頭，但是只有四個(gè)引腳，并且通常用于連接電話和調(diào)制解調(diào)器。應(yīng)該注意，RJ11通常指六位置（六引腳）模塊化插座或插頭，但是僅使用四個(gè)引腳，并且RJ11也用于模塊化插件的四引腳版本。RJ45水晶頭和RJ11水晶頭的不同之處主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：構(gòu)造RJ45晶體頭具有8個(gè)溝槽和8個(gè)觸點(diǎn)(8p8c)，而RJ11晶體頭通常只有6個(gè)溝槽和4個(gè)觸點(diǎn)(6p4c)，因此RJ45晶體頭的體積大于RJ11晶體頭的體積。RJ11水晶頭通常可以插入RJ45接口，反之亦然，但是強(qiáng)烈建議不要使用RJ11水晶頭作為RJ45接口。線序標(biāo)準(zhǔn)由于RJ45晶體頭和RJ11晶體頭的結(jié)構(gòu)不同，其布線標(biāo)準(zhǔn)也不同。RJ11晶體頭一般只有六個(gè)凹槽和四個(gè)觸點(diǎn)（6P4C），其順序是固定的，如下所示：RJ45晶頭布線有兩種線路標(biāo)準(zhǔn)：T-568A和T-568B（如下）。通過采用不同的標(biāo)準(zhǔn)，最終有兩種類型的網(wǎng)線和交叉型。如果要制作直通電纜，電纜的兩端可以按照相同的標(biāo)準(zhǔn)（T-568A或T-568B）連接。如果要制作交叉電纜，電纜兩端應(yīng)根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)連接。應(yīng)用RJ45晶體頭通常連接在電線的兩端以連接計(jì)算機(jī)和其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，而RJ11晶體頭連接在ADSL和語音電纜的兩端以連接電話或調(diào)制解調(diào)器。雖然RJ11水晶頭可以插入RJ45接口，但是由于RJ11水晶頭不是國際標(biāo)準(zhǔn)，其尺寸、插入強(qiáng)度、插入角度等沒有按照國際標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一插件設(shè)計(jì)要求。如果被強(qiáng)制使用在一起，可能會(huì)損壞RJ45設(shè)備RJ45接口。總結(jié)RJ45水晶頭與RJ11水晶頭在尺寸、布線標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用范圍上有所不同，兩者沒有互操作性，應(yīng)特別注意使用。