DP83826Ax工業(yè)以太網(wǎng)PHY：確定性、低延遲與低功耗的完美融合

在工業(yè)以太網(wǎng)領(lǐng)域，對(duì)于高性能、高可靠性物理層收發(fā)器的需求與日俱增。DP83826Ax作為一款單端口10/100Mbps以太網(wǎng)PHY，憑借其低確定性延遲、低功耗以及對(duì)多種以太網(wǎng)協(xié)議的支持，成為滿足實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)嚴(yán)格要求的理想選擇。

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特性亮點(diǎn)

低確定性延遲

DP83826Ax在延遲控制方面表現(xiàn)出色，其TX延時(shí)僅為40ns，RX延時(shí)為170ns，電源循環(huán)上的確定性延遲小于±2ns，固定相位XI到TX_CLK關(guān)系小于±2ns。這種低延遲特性確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r(shí)性和準(zhǔn)確性，為實(shí)時(shí)工業(yè)應(yīng)用提供了有力支持。

穩(wěn)健的小型系統(tǒng)實(shí)施

該器件具備多種增強(qiáng)EMC的特性，如IEC 61000 - 4 - 2 ESD可達(dá)±8kV接觸、±15kV空氣（標(biāo)準(zhǔn)A），IEC 61000 - 4 - 4 EFT在5kHz、100kHz下為±4kV（標(biāo)準(zhǔn)A），同時(shí)滿足CISPR 22傳導(dǎo)發(fā)射B類和輻射發(fā)射B類標(biāo)準(zhǔn)。此外，它還具有快速鏈路丟失（<10μs）、電纜長(zhǎng)度>150米以及電壓模式線路驅(qū)動(dòng)器MAC接口上的集成終端等優(yōu)勢(shì)，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

低功耗設(shè)計(jì)

DP83826Ax的功耗極低，小于160mW，并且支持多種可編程節(jié)能模式，如主動(dòng)睡眠、深度斷電、節(jié)能以太網(wǎng)（EEE）IEEE 802.3az和局域網(wǎng)喚醒（WoL）等。這些節(jié)能模式不僅有助于降低系統(tǒng)能耗，還能延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

工作模式

DP83826Ax提供兩種可配置模式：BASIC標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)模式和ENHANCED以太網(wǎng)模式。

BASIC標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)模式

該模式使用通用以太網(wǎng)引腳排列，提供標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)應(yīng)用所需的所有功能，簡(jiǎn)化了現(xiàn)有平臺(tái)中的評(píng)估和測(cè)試。其集成的MAC和MDI終端簡(jiǎn)化了電路板設(shè)計(jì)，由一個(gè)具有25MHz外部晶振或振蕩器輸入的單個(gè)PLL生成所需的全部時(shí)鐘輸出。

ENHANCED以太網(wǎng)模式

增強(qiáng)模式包括基本模式中的所有運(yùn)行模式，并且通過引腳的改變實(shí)現(xiàn)了額外的特性。除了可用于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)應(yīng)用外，還可用于以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用。例如，專用基準(zhǔn)時(shí)鐘輸出CLKOUT（引腳31）可用于同步整個(gè)系統(tǒng)，降低延遲；支持使用強(qiáng)制模式、MDI或MDIX的專用硬件配置，用于從POR和復(fù)位快速建立鏈路；IEEE斷電引腳PWRDN（引腳21）有助于DP83826Ax的異步上電和主機(jī)SoC/FPGA控制。

功能特性詳解

自動(dòng)協(xié)商

自動(dòng)協(xié)商功能通過交換快速鏈路脈沖（FLP）實(shí)現(xiàn)，支持100BASE - TX與10BASE - Te工作模式，能夠確保根據(jù)鏈路伙伴與本地器件公布的能力，選擇最高通用速度。該功能可通過硬件（通過引導(dǎo)程序）或寄存器配置（通過基本模式控制寄存器（BMCR，地址：0x0000）第[12]位）啟用或禁用。

自動(dòng)MDIX分辨率

DP83826Ax能夠自動(dòng)確定是使用“直通”電纜還是“交叉”電纜來連接鏈路伙伴，并自動(dòng)重新分配TD（MDI）通道和Rd（MDIX）通道，以建立鏈路。該功能可通過硬件引導(dǎo)程序或PHY控制寄存器（PHYCR，地址：0x0019）第[15]位進(jìn)行配置。

節(jié)能以太網(wǎng)

DP83826Ax支持節(jié)能以太網(wǎng)（EEE）功能，符合IEEE 802.3az標(biāo)準(zhǔn)。在數(shù)據(jù)包利用率較低的情況下，保持低功耗空閑（LPI）模式，能夠節(jié)省功耗。自動(dòng)協(xié)商期間會(huì)廣播EEE功能，僅當(dāng)兩個(gè)鏈路伙伴都支持該功能時(shí)，才會(huì)啟用節(jié)能以太網(wǎng)。

局域網(wǎng)喚醒

局域網(wǎng)喚醒（WoL）功能允許位于物理層上方的連接器件在檢測(cè)到具有合格憑證的幀以前，保持低功耗狀態(tài)。DP83826Ax支持局域網(wǎng)喚醒魔術(shù)包?幀類型，接收到合格的局域網(wǎng)喚醒幀時(shí)，會(huì)通過GPIO引腳或狀態(tài)中斷標(biāo)志通知連接的控制器。

低功耗模式

DP83826Ax支持主動(dòng)睡眠、IEEE斷電和深度斷電狀態(tài)三種低功耗模式。主動(dòng)睡眠模式在未連接鏈路伙伴時(shí)可降低功耗；IEEE斷電模式可關(guān)斷所有PHY電路（SMI與內(nèi)部時(shí)鐘電路除外）；深度斷電狀態(tài)則禁用除SMI之外的所有PHY電路，進(jìn)一步降低功耗。

時(shí)鐘輸出

該器件具有多個(gè)時(shí)鐘輸出配置選項(xiàng)，包括MAC IF時(shí)鐘、XI時(shí)鐘、自由運(yùn)行的時(shí)鐘和恢復(fù)時(shí)鐘。這些時(shí)鐘配置選項(xiàng)由LED GPIO配置寄存器啟用，可滿足不同應(yīng)用的需求。

應(yīng)用與實(shí)施

典型應(yīng)用

DP83826Ax適用于多種工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用，如工廠自動(dòng)化、機(jī)器人和運(yùn)動(dòng)控制、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和樓宇自動(dòng)化等。其典型應(yīng)用包括通過MII和RMII連接到以太網(wǎng)MAC，并通過IEEE 802.3定義的介質(zhì)相關(guān)接口與以太網(wǎng)介質(zhì)連接。

設(shè)計(jì)要求

在設(shè)計(jì)過程中，需要注意電源、時(shí)鐘和布局等方面的要求。DP83826Ax可在3.3V或1.8V的I/O電源電壓以及3.3V模擬電源電壓下工作，建議使用電源去耦網(wǎng)絡(luò)以確保電源穩(wěn)定性。時(shí)鐘方面，支持外部CMOS級(jí)振蕩器源或帶有外部晶體的內(nèi)部振蕩器，需根據(jù)具體應(yīng)用選擇合適的時(shí)鐘源。布局時(shí)，應(yīng)遵循MII、RMII和MDI的布局指南，確保信號(hào)質(zhì)量和性能。

總結(jié)

DP83826Ax工業(yè)以太網(wǎng)PHY以其低確定性延遲、低功耗、高可靠性和豐富的功能特性，為工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用提供了一個(gè)強(qiáng)大而靈活的解決方案。無論是在實(shí)時(shí)性要求較高的工業(yè)自動(dòng)化場(chǎng)景，還是在對(duì)功耗敏感的應(yīng)用中，DP83826Ax都能展現(xiàn)出卓越的性能。作為電子工程師，在設(shè)計(jì)工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，DP83826Ax無疑是一個(gè)值得考慮的優(yōu)秀選擇。你在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似的工業(yè)以太網(wǎng)PHY選型問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。