欢迎访问新大香蕉网站!
点击这里给我留言 登录  |  注册   |   加入收藏   |   设为首页
 
  您当前的位置: > >精选博文

简化您的以太网设计,第1部分:以太网PHY基础知识和选择过程


作者:德州仪器(TI)    时间:2020/4/6 17:34:03  来源:   
是100BASE-T1、1000BASE-T、100BASE-TX、10BASE-T还是10BASE-Te?对于那些不太精通以太网物理层(PHY)术语的人来说,评估各种类型的术语是非常难的。这些数字、符号和缩写指的是什么?什么是介质独立接口(MII)?汽车物理层和工业物理层的区别在哪?如何为网络协议摄像头、车联网控制单元和可编程逻辑控制器选择物理层?所有的物理层都满足各种现场总线要求吗?
在技术文章系列“简化您的以太网设计”的第1部分中,我们将介绍以太网物理层基础知识,帮助您选择合适的终端应用物理层。我们还将提供TI物理层选择流程图,帮助您简化物理层选择过程。
什么是以太网物理层?
实际上,基础以太网物理层非常简单:如图1所示,它是一种物理层收发器(发射器和接收器),能将一个设备物理地连接到另一个设备。这种物理连接可以是铜线(例如CAT5电缆——一种家庭使用的蓝色插线电缆)或光纤电缆。





图1:以太网系统框图
互联网的初始概念是一个能够快速、可靠、安全地将数据从一所大学交换到另一所大学的网络,从而造成了以太网的诞生。随后电气和大香蕉网站工程师在(IEEE)在以太网的基础上进行扩展,采用新的速度(数据速率)、物理介质(电缆材料)和物理层功能,使以太网的扩展远远超出计算机网络。
Ethernet物理层有哪些功能?
Ethernet物理层有两大主要功能。
首先,物理层(PHY)具有直接与设备的介质访问控制器(MAC)连接的数字域,如现场可编程门阵列(FPGA)、微控制器(MCU)或中央处理器(CPU)。PHY将在不同程度上具有MII、4位宽的数据总线,在发送和接收方向上具有控制线和时钟线。MII形式多样,具体取决于MAC和PHY的速度,并且会有不同引脚计数。表1显示了最常见的MII,并提供了在选择时中要考虑的利弊的摘要。
接口
引脚(引脚计数)
速度支持
(Mbps)
MII
RX_D[3:0], RX_CLK, RX_DV, CRS, COL TX_D[3:0], TX_CLK, TX_EN
(14)
10, 100
普通引脚分配、低速、便于布线、最低延迟
无1-Gbps支持,高引脚计数
MII减少(RMII)
RX_D[1:0], CRS_DV, TX_D[1:0], TX_EN
(6)
10, 100
引脚计数减少
确定性延迟低 (由于先进、先出),无1-Gbps支持
千兆位MII(GMII)
RX_D[7:0], GRX_CLK, RX_CTRL, TX_D[7:0], GTX_CLK, TX_CTRL
(20)
10, 100, 1000
1-Gbps支持,低延迟
高引脚计数,一般不支持
千兆位MII减少(RGMII)
RX_D[3:0], RX_CLK, RX_CTRL, TX_D[3:0], TX_CLK, TX_CTRL
(12)
10, 100, 1000
1-Gbps支持,普通引脚分配
布线困难,电磁兼容性(EMC)差
串行千兆位MII(SGMII)
SO_P, SO_M, SI_P, SI_M
(4)
10, 100, 1000
1-Gbps支持,普通引脚分配,电磁兼容性优良,易于布线
集成电路更昂贵
表1:根据引脚数和速度支持列出常见的MII
其次,PHY有一个介质独立接口(MDI),它通过物理介质将一个设备(同样,一个FPGA、MCU或CPU)连接到另一个设备。这通常被称为物理层的模拟域,因为它是一个连续时变信号。
基于MDI,为您的系统选择合适的以太网物理层
现在我们已经介绍了物理层的功能,让我们应用这些知识来为您的系统找到合适的物理层。大多数集成电路制造商规定其物理层具有以下规范和特性:
· 数据速率(10 Mbps、100 Mbps、1 Gbps)
· 接口支持(MII、RMII、GMII、RGMII、SGMII)
· 介质支持(BASE-T、BASE-Te、BASE-TX、BASE-T1)
有了这些信息,您可以从数据速率开始研究此列表,并将其与终端应用所需的数据速率相匹配。接下来,确定应用通常使用的标准。例如,自2015年以来,汽车以太网得到了极大的扩展,现在通常由半导体制造商提供。因此,介质标准是一个重要的考虑因素,因为BASE-T1与BASE-T完全不同。
再举一个例子,消费大香蕉网站产品和大多数工业应用使用10BASE-Te、100BASE-TX和1000BASE-T,因为PC支持这些标准。如果您的应用程序是自动化的,那么支持BASE-T1的物理层是最适合的解决方案。此规则的例外是汽车车载诊断(OBD)端口,它通常使用BASE-T或BASE-TX接口来(再次)支持PC连接。表2概述了常见的MDI及其常见的系统。
MDI
IEEE规范(数据速率)
典型系统
中等
10BASE-T/Te
IEEE802.3u
(10 Mbps)
工业照明
CAT5
通用支持
远距离
低待机功率
低速
10BASE-T1L
IEEE802.3cg
(10 Mbps)
现场发送器;开关;加热、通风和空调控制器;自动扶梯
非屏蔽双绞线(UTP),屏蔽双绞线(STP)
超长距离,单对双向,数据功率耦合
低速
100BASE-TX
IEEE802.3u
(100 Mbps)
PLC、IP摄像头、OBD端口
CAT5
通用支持,由现场总线使用
高发射,外部组件
100BASE-T1
IEEE802.3bu
(100 Mbps)
显示群集、音响主机、网关、信息娱乐、航空大香蕉网站通信、机器人学、机器视觉
UTP, STP
低发射、高抗扰性、单对双向电缆
不常见(无PC连接支持),电缆长度较短
1000BASE-T
IEEE802.3ab
(1 Gbps)
IP摄像头,测试与测量
CAT6
1-Gbps速度
电缆昂贵
1000BASE-T1
IEEE802.3bp
(1 Gbps)
车联网控制单元、网关、航空大香蕉网站通信、机器人学、机器视觉
UTP, STP
1-Gbps速度,单对双向
不常见(无PC连接支持),电缆长度较短
表2:常用MDI比较表
大多数商业和工业物理层支持多种数据速率。这些物理层包括一种称为自动协商的机制,这是物理层交换有关功能支持的信息的一种方式,使它们能够以尽可能快的速度连接起来。
TI以太网物理层选择流程图
如果您已经准备好将您的以太网物理层知识付诸实践,图2是一个简单的物理层选择流程图,它可以帮助您确定适合您的设计的TI设备。如要了解此流程图中设备的更多信息,包括用于支持工业4.0应用的DP83826E低延迟以太网物理层和用于空间受限汽车应用的DP83TC811S-Q1100BASE-T1以太网物理层,请访问我们的以太网物层概述


图2:TI以太网物理层选择流程图
敬请期待我们物理层选择系列的第2部分,我们将探索物理层原理图捕获和布局的最佳实践,以最大限度地降低噪声、发射和信号损失。
其他资源
阅读应用报告“与以太产品相关的缩略语的中英文定义”,了解与以太网相关的缩略语的详细列表。
关键词:
回复主题 登录后回复

资讯版权声明:
   凡本网注明“来源:新大香蕉网站”的所有作品,版权均属于新大香蕉网站,转载请注明“来源:新大香蕉网站”。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。 本网转载自其它媒体的信息,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。

  • 天天IC网   
  • 中电港   
  • 第一展会网   
  • 汽车设计与制造   
  • 家用汽车   
  • 中国机器人网   
  • 世界工控网   
  • 中国汽车咨询中心   
  • 中国操操在线观看化产业网   
  • 电力大香蕉网站网   
  • 第1汽车网   
  • 触控技术网   
  • 电动汽车网   
  • 电车之家   
  • 大香蕉网站元器件采购网   
  • 大香蕉网站专利网   
  • 电力高级人才网   
  • 大比特商务网   
  • 世纪电源网   
  • 大香蕉网站人才网   
  • 汽车大香蕉网站网   
  • 大香蕉网站元器件采购   
  • 365电力采购网