嵊州網(wǎng)絡(luò)接口規(guī)格

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、精簡的遠程通訊解決方案。設(shè)計了以ENC28J60 為核心的以太網(wǎng)接口實現(xiàn)方案， 描述了該系統(tǒng)硬件架構(gòu)的設(shè)計方法。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ENC28J60Atmega16 的SPI 通訊進行了闡述。此方案不僅成本低， 而且可以實現(xiàn)500Kbps 以上的傳輸速率， 滿足了嵌入式系統(tǒng)的Internet 控制要求。2 ENC28J60 網(wǎng)絡(luò)接口體系結(jié)構(gòu)ENC28J60 是帶有行業(yè)標準串行外設(shè)接口(Serial PeripheralInterface, SPI)的獨立以太網(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制以對傳入數(shù)據(jù)包進行限制。它還提供了一個內(nèi)部DMA 模塊， 以實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)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(xiàn)， 數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)活動狀態(tài)指示。圖1 所示為ENC28J60 的典型應(yīng)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(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DMA、發(fā)送和接收模塊發(fā)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(shù)據(jù)和命令進行解析;MAC 模塊：實現(xiàn)符合IEEE 802.3 標準的MAC 邏輯; PHY 模塊， 對雙絞線上的模擬數(shù)據(jù)進行編碼和譯碼。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)計利用ENC28J60 可以構(gòu)成不同功能的網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點， 如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、帶Internet 功能的設(shè)備、遠程監(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，它具有先進的RISC(精簡指令集計算機)結(jié)構(gòu)、16 kB 可編程Flash 存儲器、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)進行高速的同步數(shù)據(jù)傳輸。本設(shè)計中ATmega16 SPI 配置為主機模式，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引腳置低實現(xiàn)與其的同步。SPI 時鐘由寫入到SPI 發(fā)送緩沖寄存器的數(shù)據(jù)啟動， 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,同時接收到的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。應(yīng)該注意， 當需要從ENC28J60 中讀取多個數(shù)據(jù)時， 即使ENC28J60 并不需要ATmega16 串行輸出的數(shù)據(jù)， 每讀取一個數(shù)據(jù)前都要向SPI 發(fā)送緩沖器寫一個數(shù)據(jù)以啟動SPI 接口時鐘。由于SPI 系統(tǒng)的發(fā)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(fā)送時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， 需要在下一個字節(jié)移位過程結(jié)束之前通過訪問SPI 數(shù)據(jù)寄存器讀取當前接收到的數(shù)據(jù)， 否則第1 個數(shù)據(jù)丟失。3.2 ENC28J60 軟件初始化在使用ENC28J60 發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包前， 必須對器件進行初始化設(shè)置。根據(jù)不同的應(yīng)用， 一些配置選項可能需要更改。初始化設(shè)置工作包括接收和發(fā)送緩沖器、接收過濾器、晶振啟動時間、MAC 寄存器、PHY 寄存器。初始化芯片之前先關(guān)閉單片機的中斷輸入， 對RESET 引腳給定一個持續(xù)的低電平復位信號， 然后對相應(yīng)的寄存器進行設(shè)置。設(shè)置完成所有需要的寄存器后， 判斷以太網(wǎng)狀態(tài)中的時鐘啟動標志位是否置位， 然后開中斷。系統(tǒng)初始化后進入主程序循環(huán)， 包括單片機的控制作用和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。對于以太網(wǎng)傳輸部分來說。主要有兩個作用：一是對要發(fā)送的數(shù)據(jù)按照以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀格式進行封裝并發(fā)送; 二是對接收的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀進行解包， 供應(yīng)用程序使用。3.3 ENC28J60 發(fā)送數(shù)據(jù)包在進行數(shù)據(jù)包發(fā)送或接收時， 要先對寫緩沖存儲器(WriteBuffer Memory, WBM)命令掌握。WBM允許主控制器將字節(jié)寫入8KB 發(fā)送和接收緩沖存儲器。如果ECON2 寄存器中的AUTOINC 位置1, 那么在寫完每個字節(jié)的最后一位之后，EWRPT 指針將會自動地遞增指向下一個地址(當前地址加1)。如果寫入地址1FFF 且AUTOINC 置1, 則寫指針加1 指向0000h.將CS 引腳拉為低電平啟動WBM命令。然后將WBM操作碼及隨后的5 位常量1Ah 送入ENC28J60.在發(fā)送WBM命令和常量之后， 由EWRPT 指向的存儲器中的數(shù)據(jù)將移入ENC28J60, 首先移入最高位。在接收到8 個數(shù)據(jù)位后， 如果AUTOINC 置1, 寫指針將自動遞增。主控制器可以繼續(xù)在SCK引腳提供時種信號、在SI 引腳發(fā)送數(shù)據(jù)同時保持/CS 為低電平， 從而可以連續(xù)寫入存儲器。當AUTOINC 被使能時， 以該方式就可以連續(xù)地向緩沖存儲器寫入字節(jié)而無需多余的SPI命令。拉高CS 引腳電平可結(jié)束WBM命令。在WBM操作期間，SO 引腳一直為高阻態(tài)， WBM操作時序， 請參見圖3.ENC28J60 內(nèi)的MAC 在發(fā)送時會自動生成前導符和幀起始定界符。此外， MAC 可根據(jù)配置生成填充(如果需要)和CRC字段。主控制器必須生成所有其他幀字段， 并將它們寫入緩沖存儲器， 以待發(fā)送。此外， ENC28J60 還要求在待發(fā)送的數(shù)據(jù)包前添加一個包控制字節(jié)。主控制器應(yīng)：1.正確編程ETXST 指針，使之指向存儲器中未用的單元。它將指向包控制字節(jié)， 在本設(shè)計方案中， 指針應(yīng)編程為0120h; 2.使用WBM SPI 命令寫入包控制字節(jié)、目標地址、源MAC 地址、類型/ 長度和數(shù)據(jù)有效負載; 3.正確編程ETXND 指針。它應(yīng)指向數(shù)據(jù)有效負載的最后一個字節(jié)， 在本設(shè)計方案中， 指針應(yīng)編程為0156h; 4.將EIR.TXIF位清零、將EIE.TXIE 位和EIE.INTIE 位置1 允許在發(fā)送完成后產(chǎn)生中斷(如果需要); 5.將ECON1.TXRTS 位置1 開始發(fā)送。如果在TXRTS 位置1 時正在進行DMA 操作， ENC28J60 會等待DMA 操作完成再發(fā)送。這種等待是必需的， 因為DMA 和發(fā)送引擎共享同一個存儲器訪問端口。同樣如果在TXRTS 已置1后， ECON1 中DMAST 位才置1, DMA 在TXRTS 位清零前不會采取任何動作。如果正在進行發(fā)送， 不應(yīng)通過SPI 讀取或?qū)懭肴魏未l(fā)送的字節(jié)。主控制器將TXRTS 位清零可取消發(fā)送。如果數(shù)據(jù)包發(fā)送完成或因錯誤取消而中止發(fā)送， ECON1.TXRTS位會被清零， 一個7 字節(jié)的發(fā)送狀態(tài)向量將被寫入由ETXND +1 指向的單元， EIR.TXIF 會被置1 并產(chǎn)生中斷(如果允許)。要驗證數(shù)據(jù)包是否成功發(fā)送， 應(yīng)讀取ESTAT.TXABRT 位。如果該位置1, 主控制器在查詢發(fā)送狀態(tài)向量的各個字段外， 還應(yīng)查詢ESTAT.LATECOL 位， 以確定失敗的原因。下面給出寫數(shù)據(jù)包的源代碼：3.3 ENC28J60 接收數(shù)據(jù)包假設(shè)接收緩沖器已完成初始化， MAC 已正確配置而且接收過濾器已配置為接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包， 主控制器應(yīng)該：1.如果需要在接收到數(shù)據(jù)包時產(chǎn)生一個中斷， 就要將EIE.PKTIE 位和EIE.INTIE位置1; 2. 如果需要在由于緩沖空間不足導致數(shù)據(jù)包丟失時產(chǎn)生一個中斷， 就要將EIR.RXERIF 位清零， 并將EIE.RXERIE位和EIE.INTIE 位置1; 3. 通過將ECON1.RXEN 位置1使能接收。在將RXEN 置1 后， 將不能修改雙工模式和接收緩沖器起始和結(jié)束指針。此外， 要阻止不期望接收的數(shù)據(jù)包， 在更改接收過濾器配置寄存器(ERXFCON) 和MAC 地址前建議將RXEN 清零。在使能接收后， 沒有過濾掉的數(shù)據(jù)包將寫入循環(huán)接收緩沖器。任何不符合過濾條件的數(shù)據(jù)包將被丟棄， 但主控制器無法識別一個數(shù)據(jù)包已被丟棄。當接收到一個數(shù)據(jù)包并將其完整寫入緩沖器時， EPKTCNT 寄存器將遞增， EIR.PKTIF 位將置1, 并產(chǎn)生一個中斷(如果允許)， 同時硬件寫指針ERXWRPT 自動遞增。

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RJ45帶變壓器和很多種連接器是不一樣的，RJ45帶變壓器適用于臺式電腦，筆記本電腦，路由器，交換機，網(wǎng)絡(luò)電視，機頂盒，電視盒子，打印機，集線器等大/中/小型辦公裝修，家庭裝修等高速局域網(wǎng)大型數(shù)據(jù)庫機房等場所。從理論上來說，是能夠不需要接變壓器，直接接到RJ45上，也是能正常工作的?？墒悄?，傳輸間隔就很受限制，并且當接到不一樣電平網(wǎng)口時，也會有影響。并且外部對芯片的攪擾也很大。當接了網(wǎng)絡(luò)變壓器后，它首要用于信號電平耦合。產(chǎn)品特性：采用品質(zhì)阻燃聚碳酸脂材料阻燃性能達到UL94-0級別。材質(zhì)是采用品質(zhì)阻燃聚碳酸脂材料質(zhì)量好，放心使用。RJ45帶變壓器的查看，必須在焚燒開關(guān)封閉的狀態(tài)下進行，不然會因電流自感或短路而燒壞有關(guān)電器元件。在拆下導線銜接器時，要仔細觀察銜接器的銜接方法；首要要在松開鎖緊繃簧或按下鎖扣的情況下才能將銜接器拆開，切忌不行強拉硬拽。裝復時，應(yīng)按相反的方法將銜接器插究竟并鎖止。

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電話水晶頭顧名思義就是用于連接電話線的一種能沿固定方向插入并自動防止脫落的塑料接頭，專業(yè)叫連接器連接器 的供應(yīng)商。它的外表晶瑩透亮，故叫做水晶頭。它適用于設(shè)備間或水平系統(tǒng)的現(xiàn)場端接，外殼采用高密度聚乙烯為材料制作而成。電話水晶頭的認知例如，我們常見的電話線的水晶頭，如果能放進6根芯線，只有2個金片就叫6P2C，其他以此類推了。電話線一般使用2P2C或者4P2C的，當然6P2C、6P4C、4P4C也一樣能用。參數(shù)：用于24~28 AWG多蕊線及單蕊線。1、電氣特性：A.耐電壓測試 1000V/DC　B.絕緣阻抗 大於500MΩ（百萬歐姆）C.接觸阻抗 不大於20mΩ(毫歐姆)2、機械特性：A.拉久測試－電纜至插座張力強度至少20磅(89N)B.耐久測試－插拔測試2000次以上3、電鍍測試儀器：紅外線測試儀。4、使用溫度范圍： -40。C~+125。5、材質(zhì)及表面處理：A.PC原料－防火等級94V2 &94V0 (UL No. E50075)B.高強力銅合金{ JIS C5191R-H(PBR-2)}標準材料。C.電鍍規(guī)格為100 microinches 鍍鎳，并在接觸點鍍金。6、鍍金檢驗：依據(jù)MIL-G-45204C標準規(guī)格，TYPE II (最少99%純金量)、等級C+(KNOOP HARDNESS RANGE 130-250)、等級1(最少量50 microinches厚度)

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RJ45連接器原理RJ45在進行信號完整性設(shè)計時，需要思考：1、與整個互聯(lián)傳輸線阻抗的接連性；2、RJ45各插針間的串擾；3、有時序請求，要思考RJ45上的延時。RJ45的剖析辦法與通常的信號剖析辦法根本相同，都是運用仿真軟件進行仿真，并對成果進行剖析，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，還能用來模仿串擾和地彈等。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，可模仿吞吐量和串擾，經(jīng)過時域改換，可產(chǎn)生阻抗、串擾、傳輸時延和眼圖等。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、獨立電壓源、獨立電流源、各種線性受控源、傳輸線以及有源半導體器件。運用注意事項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)計中應(yīng)思考串擾疑問，包含近端串擾和遠端串擾；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)在有了移動互聯(lián)網(wǎng)和移動電視等使用，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。