Microchip Technology LAN9646六端口千兆位以太網(wǎng)交換機(jī)是一款完全集成的托管第2層、六端口千兆位以太網(wǎng)交換機(jī)，具有高級特性。Microchip Technology LAN9646具有四個(gè)支持10/100/1000Mbps PHY的端口，另外兩個(gè)可配置為SGMII、RGMII、MII或RMII接口，從而連接到主機(jī)處理器或外部PHY。通過SPI、I^2^C或可選帶內(nèi)管理（通過任何數(shù)據(jù)端口）可全面訪問寄存器,MIM接口提供PHY寄存器訪問。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：Microchip Technology LAN9646六端口千兆位以太網(wǎng)交換機(jī)數(shù)據(jù)手冊.pdf

安全特性包括基于IEEE 802.1X端口的身份驗(yàn)證和ACL濾波。它還支持節(jié)能以太網(wǎng) (EEE) 等電源管理功能，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)境。

特性

• 非阻斷線速以太網(wǎng)交換機(jī)結(jié)構(gòu)
• 全功能轉(zhuǎn)發(fā)和濾波控制，包括訪問控制列表 (ACL) 濾波
• IEEE802.1X支持（基于端口的網(wǎng)絡(luò)訪問控制）
• IEEE802.1Q VLAN支持，可建立128個(gè)有源VLAN組和全范圍內(nèi)4096個(gè)VLAN ID
• 基于每個(gè)端口的IEEE802.1p/Q標(biāo)記插入或移除，支持雙標(biāo)記
• 基于每個(gè)端口的VLAN ID標(biāo)記/非標(biāo)記選項(xiàng)
• IEEE802.3x全雙工流量控制和半雙工背壓碰撞控制
• IGMPv1/v2/v3窺探，用于多播數(shù)據(jù)包過濾
• IPv6多播監(jiān)聽者發(fā)現(xiàn) (MLD) 窺探
• QoS/CoS數(shù)據(jù)包優(yōu)先級支持：基于DiffServ的802.1p，以及基于四個(gè)優(yōu)先級的802.1p每端口優(yōu)先級的重映射
• IPv4/IPv6 QoS支持
• 進(jìn)出端口的可編程速率限制
• 廣播風(fēng)暴保護(hù)
• 四個(gè)具有動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)包映射的優(yōu)先級隊(duì)列，用于IEEE802.1p、IPv4 DIFFSERV、IPv6 TrafficClass
• MAC濾波功能，可過濾或轉(zhuǎn)發(fā)未知單播、多播和VLAN數(shù)據(jù)包
• 用于實(shí)現(xiàn)環(huán)形拓?fù)涞淖詫ぶ窞V波
• 高速SPI（4線，高達(dá)50MHz）接口，可訪問所有內(nèi)部寄存器
• I^2^C接口，可訪問所有寄存器
• MII管理（MIM、MDC/MDIO 2線）接口，用于按照IEEE 802.3規(guī)范訪問所有PHY寄存器
• 帶內(nèi)管理，通過七個(gè)端口中的任何一個(gè)訪問所有寄存器，帶內(nèi)管理
• I/O引腳搭接設(shè)施，可在復(fù)位時(shí)間從I/O引腳設(shè)置某些寄存器位
• 控制寄存器可動(dòng)態(tài)配置
• 端口鏡像/監(jiān)控/嗅探：進(jìn)出任何端口或MII/RMII的流量
• 完全按照標(biāo)準(zhǔn)來收集統(tǒng)計(jì)信息的MIB計(jì)數(shù)器（每個(gè)端口34個(gè)MIB計(jì)數(shù)器）
• 全芯片軟件掉電
• 能量檢測掉電 (EDPD)
• 局域網(wǎng)喚醒(WoL)支持

基于LAN9646六端口千兆以太網(wǎng)交換機(jī)的技術(shù)解析與應(yīng)用

一、產(chǎn)品概述

Microchip Technology的LAN9646是一款高度集成的六端口千兆以太網(wǎng)交換機(jī)芯片，集成了IEEE 802.3兼容的層2管理型交換功能、四個(gè)10/100/1000BASE-T物理層收發(fā)器(PHY)以及兩個(gè)獨(dú)立可配置的MAC端口。該器件采用132引腳DVQFN(11×11mm)RoHS兼容封裝，支持商業(yè)和工業(yè)溫度范圍(-40°C至+85°C)。

?關(guān)鍵特性亮點(diǎn)?：

• 一個(gè)支持10/100/1000以太網(wǎng)MAC和SGMII接口的端口
• 一個(gè)支持10/100/1000以太網(wǎng)MAC和可配置RGMII/MII/RMII接口的端口
• 四個(gè)集成10/100/1000BASE-T PHY收發(fā)器的端口
• 非阻塞線速以太網(wǎng)交換結(jié)構(gòu)
• 全功能轉(zhuǎn)發(fā)和過濾控制，包括訪問控制列表(ACL)過濾
• 完整的VLAN和QoS支持
• EtherGreen?電源管理特性，包括低功耗待機(jī)模式

二、核心架構(gòu)與功能

2.1 內(nèi)部架構(gòu)

LAN9646采用創(chuàng)新的混合信號/DSP架構(gòu)，內(nèi)部包含：

• 四個(gè)集成PHY端口（端口1-4），每個(gè)包含：
  • 10/100/1000BASE-T PHY收發(fā)器
  • 關(guān)聯(lián)的MAC單元
• 兩個(gè)獨(dú)立可配置MAC端口：
  • 端口6：支持RGMII/MII/RMII接口
  • 端口7：支持SGMII接口（支持SerDes模式和SGMII模式）

交換核心包含：

• 4096條目轉(zhuǎn)發(fā)表
• 256KB幀緩沖區(qū)
• 非阻塞存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換結(jié)構(gòu)
• 地址查找引擎
• MIB計(jì)數(shù)器
• 隊(duì)列管理模塊

2.2 物理層特性

?PHY功能?：

• ?1000BASE-T?：基于混合信號/DSP架構(gòu)，包含：
  • 模擬前端
  • 數(shù)字信道均衡器
  • 網(wǎng)格編碼器/解碼器
  • 回聲消除器
  • 串?dāng)_消除器
  • 精密時(shí)鐘恢復(fù)方案
• ?100BASE-TX?：
  • 支持4B/5B編碼
  • MLT-3編碼/解碼
  • 自適應(yīng)均衡
• ?10BASE-Te?：2.5V供電的節(jié)能版本
• ?自動(dòng)MDI/MDI-X?：自動(dòng)檢測和校正線對映射
• ?LinkMD電纜診斷?：使用時(shí)域反射計(jì)(TDR)分析電纜開路、短路和阻抗失配

2.3 交換功能

?高級交換能力?：

• IEEE 802.1Q VLAN支持（128個(gè)活動(dòng)VLAN組，4096個(gè)VLAN ID）
• IEEE 802.1p/Q標(biāo)簽插入/移除（基于每端口）
• IEEE 802.3x全雙工流控制和半雙工背壓沖突控制
• IEEE 802.1X訪問控制（基于端口和MAC地址）
• IGMP v1/v2/v3監(jiān)聽
• IPv6多播監(jiān)聽發(fā)現(xiàn)(MLD)監(jiān)聽
• IPv4/IPv6 QoS支持
• 廣播風(fēng)暴保護(hù)
• MAC過濾功能

三、關(guān)鍵應(yīng)用場景

LAN9646特別適合以下目標(biāo)應(yīng)用：

• ?獨(dú)立10/100/1000Mbps以太網(wǎng)交換機(jī)?
• VoIP基礎(chǔ)設(shè)施交換機(jī)
• 寬帶網(wǎng)關(guān)/防火墻
• Wi-Fi接入點(diǎn)
• 集成DSL/電纜調(diào)制解調(diào)器
• 安全/監(jiān)控系統(tǒng)
• 工業(yè)控制/自動(dòng)化交換機(jī)
• 網(wǎng)絡(luò)化測量和控制系統(tǒng)

四、電源管理與能效特性

LAN9646提供全面的電源管理功能：

4.1 工作模式

• ?正常模式?：所有功能啟用
• ? 能量檢測模式(EDPD) ?：
  • 監(jiān)測電纜能量
  • 無活動(dòng)時(shí)進(jìn)入低功耗狀態(tài)
  • 檢測到能量時(shí)快速恢復(fù)
• ?全局軟關(guān)機(jī)模式?：禁用所有內(nèi)部功能（串行管理接口除外）

4.2 節(jié)能技術(shù)

• ?EtherGreen特性?：
  • 電纜斷開時(shí)的能量檢測斷電模式
  • 動(dòng)態(tài)時(shí)鐘樹控制
  • 未使用端口可單獨(dú)斷電
  • 全芯片軟件斷電
• ? Wake-on-LAN(WoL) ?：
  • 支持Magic Packet喚醒
  • 低功耗待機(jī)模式
  • 系統(tǒng)喚醒中斷輸出

五、設(shè)計(jì)考量

5.1 時(shí)鐘架構(gòu)

• 25MHz主時(shí)鐘輸入（晶體或外部振蕩器）
• 端口6時(shí)鐘：
  • MII模式：25/2.5MHz
  • RMII模式：50MHz
  • RGMII模式：125/25/2.5MHz
• 端口7 SGMII：1.25Gbaud串行接口，時(shí)鐘從數(shù)據(jù)恢復(fù)
• 同步以太網(wǎng)輸出時(shí)鐘(SYNCLKO)：25/125MHz

5.2 電源設(shè)計(jì)

LAN9646需要：

• 1.2V數(shù)字核心電源(DVDDL, AVDDL)
• 2.5V模擬電源(AVDDH)
• 可選的I/O電源(VDDIO)：1.8V/2.5V/3.3V
• SGMII專用電源：1.2V(VDDLS)和2.5V(VDDHS)

推薦使用多層級去耦電容網(wǎng)絡(luò)，包括22μF電解電容和0.1μF陶瓷電容組合。

六、管理接口

LAN9646提供靈活的配置選項(xiàng)：

6.1 配置方式

• ?SPI從接口?：最高50MHz時(shí)鐘速率
• ?I2C從接口?：固定設(shè)備地址1011_111
• ? MII管理(MIIM) ?：符合IEEE 802.3 Clause 22/45
• ? 帶內(nèi)管理(IBA) ?：通過任何數(shù)據(jù)端口訪問

6.2 配置寄存器

器件提供豐富的寄存器集，包括：

• 全局操作控制寄存器
• 端口特定寄存器
• VLAN表
• 地址查找表
• 靜態(tài)地址表
• MIB計(jì)數(shù)器