引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的提出，各種設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接的需求日益旺盛，信息共享程度的要求在不斷提高，各種家電設(shè)備、儀器儀表以及工業(yè)生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)采集與控制設(shè)備也在逐步地走向網(wǎng)絡(luò)化，以便利用龐大的網(wǎng)絡(luò)資源實(shí)現(xiàn)分布式遠(yuǎn)程監(jiān)控、信息交換與共享，這就要求需要聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備具備必要的網(wǎng)絡(luò)連接接口。但目前的智能設(shè)備和儀表大多數(shù)不具備網(wǎng)絡(luò)接口，主要采用的是USB通信方式，這就使得這些設(shè)備不具備遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)傳輸能力。解決這一問題的最佳方案就是采用USB/以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器,這里采用亞信電子的USB轉(zhuǎn)以太網(wǎng)控制芯片AX88772B來設(shè)計(jì)USB/以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器，其接口符合USB2.0/1.1規(guī)范，并具有芯片體積小、低功耗的特點(diǎn)，尤其適用于手持式移動(dòng)設(shè)備。

1低功耗快速以太網(wǎng)控制器AX88772B

1. 1AX88772B的基本特性

AX88772B是一款高集成度且性能卓越的低功耗USB2.0轉(zhuǎn)10/100M快速以太網(wǎng)控制芯片，可為各類應(yīng)用增加低成本、小封裝、即插即用的快速以太網(wǎng)連網(wǎng)特性。AX88772B提供用于連接USB主機(jī)側(cè)并符合USB1.1/2.0規(guī)范的USB端口，支持基于IEEE802.3和IEEE802.3u規(guī)范的10/100M以太網(wǎng)功能并內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)封包緩存SRAM,另外集成10/100M以太網(wǎng)PHY,從而簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

AX88772B可配合包含USBHost的微控制器，支持雙絞線或通過光纖PECL接口連接外部100BASE-FX光收發(fā)模塊，提供嵌入式系統(tǒng)以太網(wǎng)連接、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收發(fā)及遠(yuǎn)程控制的能力。

針對(duì)各類不同應(yīng)用,AX88772B提供可選的多功能引腳組A和B(MFAandMFB),用于連接外部PHY和外部MAC。MFA/MFB可以是RMH接口，用于連接外部HomePlug或HomePNAPHY,也可以是Reverse-RMU接口，可MAC-to-MAC無縫連接至任何具備以太網(wǎng)MACRMn接口的微控制器。此外,還可將MFA/MFB設(shè)定成通用I/O引腳。

1. 2AX88772B的規(guī)格特點(diǎn)

1. (1) 單芯片USB2.0轉(zhuǎn)10/100M快速以太網(wǎng)控制器；

   (2) 單芯片USB2.0轉(zhuǎn)RMH,支持HomePNA和HomePlugPHY；

   (3) 單芯片USB2.0轉(zhuǎn)Reverse-RMU,支持MAC-to-MAC無縫連接；

   (4) 在USB設(shè)備的接口方面,AX88772B集成USB2.0收發(fā)器及串行接口引擎，符合USB1.1/2.0規(guī)范;支持USB全速及高速模式，電源驅(qū)動(dòng)能力支持總線供電模式和自供電模式；支持4?6個(gè)可編程USB總線端點(diǎn)(endpoint);支持自分離省電模式，當(dāng)偵測(cè)到移除網(wǎng)絡(luò)線時(shí)，會(huì)主動(dòng)脫離USB主機(jī);利用獨(dú)有的突發(fā)傳輸機(jī)制，可使USB總線上的封包傳輸速率達(dá)到極致；

   (5) 在快速以太網(wǎng)單芯片方面，AX88772B集成10/100M快速以太網(wǎng)MAC/PHY；兼容IEEE802.31OBase-T/100Base-TX；兼容IEEE802.3lOOBase-FX,支持雙絞線交叉檢測(cè)及自動(dòng)校正(HPAutoMDIX)；內(nèi)置RX/TX封包緩沖SRAM；內(nèi)置IPv4/IPv6封包校驗(yàn)和承載引擎，以減輕CPU負(fù)荷，支持IPv4IP/TCP/UDP/ICMP/IGMP,IPv6TCP/UDP/ICMPv6封包校驗(yàn)和的生成和檢查，支持全雙工IEEE802.3x流量控制及半雙工背壓流量控制；支持2個(gè)VLANID過濾，收到VLANTag(4B)后可以選擇剝除或者保留；支持PHY自環(huán)診斷；

   (6) 支持網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程喚醒功能。AX88772B支持休眠模式，通過網(wǎng)絡(luò)鏈接狀態(tài)變動(dòng)、收到魔術(shù)包、收到Microsoft喚醒封包及外部喚醒引腳狀態(tài)變動(dòng)等事件進(jìn)行遠(yuǎn)程喚醒；支持ProtocolOffloads(ARP&NS),用于Windows7網(wǎng)絡(luò)電源管理；休眠模式可選擇關(guān)閉PHY供電；

   (7) 具備通用擴(kuò)展介質(zhì)接口。AX88772B可選RMH接口以支持MAC工作模式，用于AX88772B連接外部100Base-FX或HomePNAPHY；可選Reverse-RMII接口以支持PHY工作模式，支持MAC-to-MAC無縫連接；

   (8) 具有先進(jìn)的電源管理功能；

   (9) 支持動(dòng)態(tài)電源管理以節(jié)省在空載或輕負(fù)載等狀況下的功耗。支持AutoDetach省電模式，即偵測(cè)到網(wǎng)線移除時(shí)，會(huì)主動(dòng)脫離USB連接；

   (10) 支持等待網(wǎng)絡(luò)事件喚醒的極低功耗睡眠模式；

   (11)支持256/512B(93c56/93c66)串行E²PROM(用來儲(chǔ)存USB設(shè)備描述符等配置數(shù)據(jù))；

   (12) 內(nèi)置標(biāo)識(shí)符SRAM(可在線進(jìn)行USB設(shè)備描述符設(shè)定)以節(jié)省E²PROM的成本；

   (13) 上電啟動(dòng)時(shí)，支持自動(dòng)從E^ZPROM加載以太網(wǎng)物理地址、USB設(shè)備描述符和適配器配置信息；

   (14) 芯片內(nèi)部集成電壓轉(zhuǎn)換器，僅要求單3.3V供電；

   (15) 25MHz時(shí)鐘輸入，支持晶體及鐘振；

   (16) 內(nèi)置上電復(fù)位電路；

   (17) 小尺寸64引腳LQFP封裝并符合RoHS規(guī)范。

2 采用AX88772B的USB/以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)

2. 1AX88772B組成結(jié)構(gòu)

圖1為AX88772B組成框圖，該芯片由USB轉(zhuǎn)以太網(wǎng)網(wǎng)橋、電壓調(diào)節(jié)器、晶體振蕩器和PLL、SRAM、內(nèi)存仲裁器、以太網(wǎng)MAC、以太網(wǎng)PHY、通用輸入輸出等電路及接口組成。

圖1  AX88772B組成框圖

2. 2AX88772B的應(yīng)用設(shè)計(jì)

圖2為采用AX88772B設(shè)計(jì)的USB2.0轉(zhuǎn)以太網(wǎng)適配器(MAC模式)的結(jié)構(gòu)示意圖，這里只考慮以太網(wǎng)物理層的連接,AX88772B的一端接USBHost,另外一端與以太網(wǎng)相連,其連接方式可以采用RJ45標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)接口連接,也可以采用光纖進(jìn)行連接。

圖2  USB2.0轉(zhuǎn)以大網(wǎng)適配器(MAC模式)結(jié)構(gòu)圖

圖3為采用AX88772B設(shè)計(jì)的USB/以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器的另外一種電路結(jié)構(gòu)，該電路同時(shí)支持內(nèi)嵌的以太網(wǎng)物理層連接和RM口(僅限于MAC模式)連接方式，兩種模式可通過內(nèi)部的開關(guān)進(jìn)行切換。

圖4為釆用AX88772B設(shè)計(jì)的USB/以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器的第三種電路結(jié)構(gòu)，該電路同時(shí)支持內(nèi)嵌的以太網(wǎng)物理層連接(MAC模式)和ReverseRM卩連接方式(PHY模式)，兩種模式可通過內(nèi)部的開關(guān)進(jìn)行切換，同時(shí)需要注意的是ReverseRMU連接方式不需要外接振蕩器和緩沖器。

圖4 橋接嵌入式MCU與USB2.0Host接口連接圖(PHY模式)

圖5為USB2.0轉(zhuǎn)HomePlug方式適配器結(jié)構(gòu)圖，該電路的模式釆用PHY模式，通過圖中的HomePlugPHY與電力線直接相連，實(shí)現(xiàn)通過電力線將USB設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)中。同時(shí)需要注意的是該電路中依然采用了ReverseRMfl連接方式，該連接方式也不需要外接振蕩器和緩沖器。

3 結(jié)語(yǔ)

AX88772B是一款低價(jià)、高性能、高集成度、即插即用的USB轉(zhuǎn)以太網(wǎng)控制芯片，采用64引腳小型封裝，可大幅減少PCB空間。釆用AX88772B設(shè)計(jì)的USB/以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器可應(yīng)用于臺(tái)式電腦、筆記電腦、UMPC、計(jì)算機(jī)擴(kuò)展基座(Cradles/Portrepli-cators/DockingStations)、游戲機(jī)、智能家電及任何具備標(biāo)準(zhǔn)USB端口的嵌入式系統(tǒng)。

圖5  USB2.0轉(zhuǎn)HomePlugit配器(PHY模式)結(jié)構(gòu)圖