簡述DP83822 DP83826在EtherCAT應用下的硬件配置
作者：Chen Yan
隨著近年來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展，智能化信息化進程逐步加快，而EtherCAT技術由于其具有通訊的高性能，硬實時性能，靈活的拓撲結構，簡單、低成本及充分的開放性，以EtherCAT為代表的工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展勢頭遠超現(xiàn)場總線，逐漸成為未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的主流應用。
EtherCAT是使用100Mbit/s 全雙工的Ethernet通訊。通常由EtherCAT從站控制器（EtherCAT Slave Controller，ESC）和物理層接口PHY實現(xiàn)EtherCAT的應用。ESC通常會支持PHY使用MII，RMII和RGMII接口，由于RMII和RGMII接口包含TX FIFO，會增加EtherCAT從站設備的傳輸延時，同時也會引入抖動，所以一般不建議在EtherCAT應用中使用，本文主要討論PHY的MII接口的硬件配置。
下圖是ESC和PHY MII之間的連接關系的示意圖。ESC和PHY之間的時鐘必須保持一致。LINK_STATUS是一個LED輸出信號，用來指示100Mbit/s全雙工的通訊連接狀態(tài)。
圖 1 ESC和MII連接關系示意圖
下表是使用MII接口的EtherCAT PHY的信號要求以及說明。
DP83822 是一款低功耗單端口10/100Mbps以太網(wǎng)PHY。它提供通過標準雙絞線電纜發(fā)送和接收數(shù)據(jù)或者連接到外部光纖收發(fā)器所需的所有物理層功能。此外，DP83822還可通過標準MII、RMII或RGMII接口靈活地連接到MAC。
DP83822的部分接收路徑功能pin腳可以用bootstrap的方式將PHY配置為特定的工作模式，這些pin腳的電壓值會在上電或者Reset的時候被檢測到，從而完成PHY的配置。DP83822可以通過一個4電平的bootstrap電路來配置，bootstrap pin腳需要增加推薦值的上拉或者下拉電阻來設置電壓，從而配置為某種特定模式。
下圖是DP83822的bootstrap電路示意圖，一部分bootstrap pin腳內(nèi)置50kΩ的上拉電路，另一部分的bootstrap pin腳內(nèi)置9kΩ的下拉電阻。通過外加上拉電阻RH和下拉電阻RL可將該bootstrap pin配置為特定模式。
下表是DP83822的四電平配置上拉電阻和下拉電阻的推薦值，結合該bootstrap pin內(nèi)置的上拉或者下拉電阻，可將該pin配置為四種模式中的一種。
下表是應用于EtherCAT MII的DP83822的bootstrap配置示例，配置pin29將地址的最低位PHY_AD0配置為0（作為地址位配置的示例）。此外，配置pin27將LED 0和LED 1配置為EtherCAT應用要求的功能。其他bootstrap pin保持默認值即可。
| Pin name / pin number | Default Configuration | Default function | Changed configuration | Changed function |
| COL/ pin 29 | 01 |
FX_EN(0) PHY_AD0(1) |
1.9k PD (0 0) |
FX_EN(0) PHY_AD0(0) |
| RX_D0/ pin 30 | 10 |
AN_1(1) PHY_AD1(0) |
||
| RX_D1 / pin 31 | 00 |
EEE disabled PHY_AD2(0) |
||
| RX_D2 / pin 32 | 00 |
FLD disabled PHY_AD3 (0) |
||
| RX_D3 / pin 1 | 10 |
AN_EN(1) PHY_AD4(0) |
||
| LED_0 / pin 17 | x1 | AN_0(1) | ||
| CRS / pin 27 | 01 |
LED_CFG(1) LED speed(0) |
13k PU 1.9k PD(10) |
LED_CFG(0) LED speed(1) |
| RX_ER / pin 28 | 01 |
RGMII disabled AMDIX enabled |
||
| RX_DV / pin 26 | 00 |
50MHz input clock disabled RMII disabled |
FX_EN AN_EN AN_1 AN_0 0 1 1 1 à Advertised Modes, 100BASE-TX and 10BASE-Te, Half and Full-Duplex
LED_SPEED LED_CFG[0] 1 0 à LED 0(Good link/blink activity) LED 1 (show speed (100Mbps/10Mbps)
PHY address 0 0 0 0 0 à serial management interface address 0
DP83826 能夠提供很低的延遲和低功耗，并支持 10BASE-Te、100BASE-TX 以太網(wǎng)協(xié)議，可以滿足實時工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)中的嚴格要求。該器件包含兩種可配置模式：使用通用以太網(wǎng)引腳的 BASIC 標準以太網(wǎng)模式，以及支持標準以太網(wǎng)模式和多個工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場總線應用的ENHANCED以太網(wǎng)模式。由于在BASIC模式下配置EtherCAT應用需要通過軟件對寄存器進行寫操作，而ENHANCED模式可完全通過bootstrap pin來完成配置，所以下述主要介紹用ENHANCED模式配置EtherCAT。
DP83826的bootstrap電路一共由兩個電平，如下圖所示，一部分bootstrap pin腳內(nèi)置10kΩ的上拉電路，另一部分的bootstrap pin腳內(nèi)置10kΩ的下拉電阻。通過外加2.49kΩ的上拉電阻RHI和下拉電阻RLI可將該bootstrap pin配置為特定模式。
下表是DP83826 bootstrap pin在BASIC和ENHANCED模式下的功能說明，最后一列是配置DP83826為ENHANCED模式下的EtherCAT應用。
| Strap number/ pin number | Basic Function | Default | Enhanced function | Default | Strap setting |
| Strap 0 / pin 16 | Duplex Mode | 1 (Full Duplex) | Auto negotiation | 0 (Enable) | 0(Enable) |
| Strap 1 / pin 31 | Speed | 1(100 M) | 0 (Pull down) | ||
| Strap 2 / pin 30 | Auto negotiation | 1(Enable) | PHY_ADD0 | 0 (pull down) | Define address with pull up |
| Strap 3 / pin 29 | MAC mode | 0 (MII mode) | PHY_ADD1 | 0 (pull down) | Define address with pull up |
| Strap 4 / pin 28 | MAC mode | 0 (MII mode) | PHY_ADD2 | 0 (pull down) | Define address with pull up |
| Strap 5 / pin 22 | RMII mode | 0 (master mode) | 0 (master mode) | ||
| Strap 6 / pin 20 | MII Isolate | 0 (Disable) | Function on Pin 31 | 0 (CLKOUT 25 MHz) | 1 (LED1) |
| Strap 7 / pin 13 | Fast link-drop | 0 (disable) |
0 (disable) or 1 (enable) |
||
| Strap 7 / pin 13 | PHY_ADD0 | 1 (pull up) | RMII_CRS_DV | 0 (standard function) | 0 (standard function) |
| Strap 8 / pin 14 | PHY_ADD1 | 0 (pull down) | MAC mode | 0 (MII mode) | 0 (MII mode) |
| Strap 9 / pin 15 | PHY_ADD2 | 0 (pull down) | Auto MDIX | 0 (enable) | 0 (enable) |
| Strap 10 / pin 18 | MAC mode | 0 (MII mode) | Applicable only when auto-MDIX is disabled | 0 (MDIX) | 0 (MDIX) |
| Basic function | Enhanced function | ||||
| Pin 1 | GND | NC(3.3V) | NC(3.3V) |
DP83826也可通過軟件修改寄存器的方式配置為EtherCAT應用，具體的細節(jié)可參考下述技術文章。
https://www.ti.com/lit/an/snla344/snla344.pdf
TI為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)EtherCAT提供了多種解決方案，可以通過簡單的硬件配置完成EtherCAT應用。
審核編輯：金巧
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