Microchip Technology LAN8650和LAN8651工業(yè)級單對以太網(wǎng)交換機結(jié)合了媒體訪問控制器 (MAC) 和以太網(wǎng)PHY。這種組合使得低成本微控制器（包括沒有板載MAC的微控制器）能夠訪問10BASE-T1S網(wǎng)絡(luò)。LAN8650和LAN8651的通用標準串行外設(shè)接口 (SPI) 支持連接幾乎任何微控制器，以傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，LAN8650和LAN8651控制/狀態(tài)命令通過單個串行接口執(zhí)行。SPI僅需四個引腳即可實現(xiàn)更直觀的硬件接口，與MII或RMII相比所需引腳數(shù)更少。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：Microchip Technology LAN8650和LAN8651單對以太網(wǎng)交換機數(shù)據(jù)手冊.pdf

以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包根據(jù)OPEN Alliance 10BASE-T1x MAC-PHY串行接口規(guī)范，通過串行接口進行分段和傳輸。串行接口協(xié)議可在基站控制器和LAN8650和LAN8651之間同時傳輸發(fā)射數(shù)據(jù)包和接收數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包通常存儲在Microchip Technology LAN8650和LAN8651中，然后轉(zhuǎn)發(fā)到基站微控制器或網(wǎng)絡(luò)?；蛘撸瑪?shù)據(jù)包也可以在切割模式下傳輸，用于需要降低延遲的應(yīng)用。

LAN8650和LAN8651器件配有時間敏感網(wǎng)絡(luò) (TSN) 支持，可在龐大的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上同步計時。該時間同步對于諸多汽車應(yīng)用至關(guān)重要，例如高級駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)。

LAN8650和LAN8651符合AEC-Q100 1級認證標準，可在惡劣環(huán)境（包括?40oC至+125oC擴展工作溫度范圍）下提高穩(wěn)健性。此外，LAN8650和LAN8651支持功能安全，設(shè)計用于ISO 26262應(yīng)用。

特性

高性能10BASE-T1S單對以太網(wǎng)PHY
- 設(shè)計為IEEE標準。802.3cg?-2019
- 通過單個平衡對導線傳輸10Mbit/s
  - 半雙工點對點鏈路斷，至少15米
  - 半雙工多壓降混合段，最長25米，至少8個PHY，降低布線和交換機端口的成本
集成媒體訪問控制器 (MAC)
- 可選幀過濾，以限制輸入數(shù)據(jù)包
行業(yè)標準串行外設(shè)接口 (SPI)
- 設(shè)計符合開放聯(lián)盟10BASE-T1x MAC-PHY串行接口規(guī)范V1.1
- 支持高達25MHz的時鐘速率
物理層防撞 (PLCA)
- 通過避免物理層上碰撞來實現(xiàn)高帶寬利用率
- 突發(fā)模式，用于傳輸多個數(shù)據(jù)包，用于高數(shù)據(jù)包速率延遲敏感型應(yīng)用
載波檢測多個訪問/碰撞檢測 (CSMA/CD) 介質(zhì)訪問控制
通過時間戳幀進出支持時間敏感網(wǎng)絡(luò)
EtherGREEN?能效
- 低功耗10BASE-T1S PHY運行
- 超低功耗睡眠模式
- 由MDI活動或本地WAKE_IN觸發(fā)的喚醒
- WAKE_OUT脈沖聲明
- INH輸出，用于ECU電源的啟用/禁用
過熱和欠壓保護
全面支持狀態(tài)中斷
增強的電磁兼容性/電磁干擾 (EMC/EMI) 性能
- 低射頻排放
- 耐受注入電流和網(wǎng)絡(luò)電纜對地或電池短路
- 簡單、低成本的模擬前端
3.3V單電源，集成1.8V穩(wěn)壓器 (LAN8651)
小尺寸32引腳 (5mm x 5mm) VQFN封裝，帶可濕性側(cè)翼
擴展溫度范圍：-40°C至+125°C

應(yīng)用示例

方框圖

基于Microchip LAN8650/1的10BASE-T1S以太網(wǎng)控制器技術(shù)解析

一、產(chǎn)品概述

Microchip Technology推出的LAN8650/1系列是集成10BASE-T1S MAC-PHY的單對以太網(wǎng)控制器，專為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和汽車應(yīng)用設(shè)計。這款32引腳器件將物理層收發(fā)器(PHY)、媒體訪問控制器(MAC)和標準SPI接口集成于單一芯片，使低成本微控制器能夠通過簡單雙絞線實現(xiàn)標準網(wǎng)絡(luò)通信。

?關(guān)鍵特性?：

符合IEEE 802.3cg-2019標準的10BASE-T1S PHY
支持半雙工多點拓撲(最多8節(jié)點)和點對點連接
集成MAC控制器，支持標準SPI接口(最高25MHz時鐘)
內(nèi)置PLCA(物理層沖突避免)和CSMA/CD介質(zhì)訪問控制
超低功耗設(shè)計，睡眠模式功耗<150μW
工作溫度范圍-40°C至+125°C

二、技術(shù)架構(gòu)詳解

1. 系統(tǒng)架構(gòu)

LAN8650/1采用三層架構(gòu)設(shè)計：

?PHY層?：實現(xiàn)10Mbps單對以太網(wǎng)物理層，支持15米點對點和25米多點連接
?MAC層?：處理IEEE 802.3幀格式，包含地址過濾和統(tǒng)計計數(shù)器
?SPI接口層?：遵循OPEN Alliance TC6規(guī)范，支持數(shù)據(jù)和控制傳輸

2. 核心技術(shù)創(chuàng)新

?PLCA技術(shù)?：
通過物理層沖突避免機制，LAN8650/1在多點網(wǎng)絡(luò)中可實現(xiàn)：

確定性時延傳輸
高達90%的帶寬利用率
支持突發(fā)模式傳輸(通過PLCA_BURST寄存器配置)

?低功耗設(shè)計?：

三種電源管理模式：運行(130mW)、待機、深度睡眠(<150μW)
支持MDI(介質(zhì)相關(guān)接口)和WAKE_IN引腳喚醒
INH引腳控制外部電源時序

?時間敏感網(wǎng)絡(luò)?：

硬件時間戳單元(TSU)支持IEEE 802.1AS
32/64位時間戳格式可選
納秒級精度(30位納秒計數(shù)器)

三、性能參數(shù)分析

電氣特性

參數(shù)	條件	最小值	典型值	最大值
供電電流(運行)	LAN8650	-	-	25mA
睡眠模式電流	VDDAU供電	-	55μA	-
SPI時鐘頻率	-	-	-	25MHz
差分輸出電壓	測試電路如圖9-4	0.8V	1.0V	1.2V

機械特性

32-VQFN封裝(5x5mm)
帶可焊側(cè)翼的濕潤型引腳
熱阻ΘJA=43°C/W

四、開發(fā)資源推薦

?參考設(shè)計?：

AN1718應(yīng)用筆記提供完整原理圖和PCB布局指南
數(shù)據(jù)手冊第8章包含典型連接圖(圖8-2至8-8)

?配置工具?：

通過OA_CONFIG0寄存器設(shè)置數(shù)據(jù)塊大小(32/64字節(jié))
使用PLCA_CTRL0寄存器啟用沖突避免
SLPCTL0寄存器配置睡眠參數(shù)

?調(diào)試技巧?：

監(jiān)控STS2寄存器的UV33位檢測電源故障
通過PLCA_STS寄存器驗證網(wǎng)絡(luò)同步狀態(tài)
使用TTSCx寄存器捕獲時間戳分析網(wǎng)絡(luò)時延

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