探索 onsemi NCN26010：工业以太网的理想之选

在工业自动化、传感器接口等领域，稳定高效的以太网通信至关重要。onsemi 的 NCN26010 作为一款符合 IEEE 802.3cg 标准的 10 Mb/s 工业以太网 MAC + PHY IC 控制器，为我们带来了出色的解决方案。今天，我们就来深入了解一下这款芯片。

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一、NCN26010 概述

NCN26010 是一款集成了媒体访问控制器（MAC）、PLCA 协调子层（RS）和 10BASE - T1S PHY 的以太网收发器，专为工业多节点以太网设计。它能通过单根非屏蔽双绞线实现数据的收发，为工业网络提供了可靠的物理层支持。该芯片采用 3.3 V 供电，具有低功耗、小尺寸等特点，采用 4 mm x 4 mm QFN 32 封装，非常适合对空间和功耗有要求的应用场景。

框图

基本应用图

二、特性亮点

（一）标准合规与兼容性

• IEEE 802.3cg 标准：完全符合 IEEE 802.3cg 标准，确保了在工业以太网中的兼容性和互操作性。
• Open Alliance 兼容 SPI 接口：通过该接口与主机 MCU 进行通信，方便实现配置和数据帧的交换。

（二）功能特性

• 物理层冲突避免（PLCA）：通过本地配置实现物理层冲突避免，支持在共享介质（多节点）上无冲突运行，最多可支持 8 个节点，提高了网络的数据吞吐量和可靠性。
• 增强抗噪模式：允许在超过 IEEE 802.3cg 规范的噪声水平下进行通信，增强了芯片在恶劣工业环境中的稳定性。
• 快速启动：启动时间小于 100 ms，能够快速投入工作，满足工业应用对实时性的要求。

（三）其他特性

• 可配置数字输出：两个可配置的数字输出，可驱动低电流 LED，方便进行状态指示。
• 隔离模式支持：支持隔离模式下的引导启动，提高了系统的安全性和可靠性。

三、引脚配置与电气特性

（一）引脚配置

NCN26010 共有 32 个引脚，每个引脚都有特定的功能。例如，XI 和 XO 引脚用于连接外部时钟源或晶体，LINEP 和 LINEN 引脚用于 MDI 数据传输，LED1/DIO1 和 LED0/DIO0 引脚可用于驱动外部 LED 或其他电路。详细的引脚功能可以参考数据手册中的引脚描述表格。

（二）电气特性

• 电源功耗：在不同的工作模式下，芯片的功耗表现不同。例如，在收发以太网数据包时，功耗典型值为 150 mW；仅接收时，功耗典型值为 75 mW；空闲时，功耗典型值为 55 mW。
• 时钟特性：支持 25 MHz 的时钟输入和输出，可通过 CLKO 引脚为其他设备提供时钟源。
• 数据传输特性：数据速率为 10 Mb/s，输出信号的峰 - 峰值在 800 - 1200 mV 之间，具有良好的信号质量。

四、寄存器配置与应用示例

（一）寄存器配置

NCN26010 提供了丰富的寄存器，用于配置芯片的各种功能。这些寄存器分为不同的内存映射组（MMS），包括标准 SPI 控制和状态寄存器、MAC 寄存器、PHY - PCS 寄存器等。通过对这些寄存器的设置，可以实现芯片的各种功能，如帧校验序列（FCS）的计算和验证、地址过滤、PLCA 功能的启用等。

（二）应用示例

1. CSMA/CD 模式基本配置

要将 NCN26010 连接到 10BASE - T1S 多节点网络并以 CSMA/CD 模式运行，需要进行以下基本配置：

• 设备复位：向复位控制和状态寄存器（MMS0，地址 0x0003）写入 0x00000001。
• MAC 配置：在 MAC CONFIG0 寄存器（MMS1，地址 0x0000）中设置相关位，如配置 FCS 计算和附加、启用 TX 和 RX 功能。
• 物理链路启用：设置 PHY 控制寄存器（MMS0，地址 0xFF00）的第 12 位，启用物理链路。
• SPI 协议配置：根据应用需求，在 SPI CONFIG0 寄存器（MMS0，地址 0x0004）中设置相应的位，最后将 SYNC 位设置为 1，允许数据在主机和 MACPHY 之间流动。

2. PLCA 模式基本配置

当启用 PLCA 功能时，需要确保所有节点都有有效的 PLCA 配置。对于协调器节点（PLCA ID = 0），需要进行以下配置：

• 设置 PLCA ID 和节点计数：在 PLCACTRL1 寄存器（MMS4，地址 0xCA02）中设置本地 PLCA ID 为 0，并设置合适的 PLCA 节点计数。
• 启用 PLCA：向 PLCACTRL0 寄存器（MMS4，地址 0xCA01）的第 15 位写入 1，启用 PLCA 功能。

五、时钟配置与输出

（一）时钟源选择

NCN26010 可以使用外部 25 MHz 时钟源或通过连接石英晶体到内部晶体振荡器电路来生成时钟。如果使用外部时钟源，将其连接到 XI 引脚，XO 引脚浮空；如果使用晶体，将其连接到 XI 和 XO 引脚之间。

（二）时钟输出

芯片的 CLKO 引脚可以提供稳定的 25 MHz 时钟输出，根据 VDDIO 的设置，输出电平可以为 3.3 V 或 2.5 V LVCMOS 电平，方便为其他组件（如 MCU）提供时钟。

六、总结

onsemi 的 NCN26010 芯片以其丰富的功能、出色的性能和小尺寸封装，为工业以太网应用提供了优秀的解决方案。无论是在工业自动化、传感器接口，还是家庭/建筑控制、安全和现场仪表等领域，NCN26010 都能发挥重要作用。通过合理的寄存器配置和时钟设置，我们可以充分发挥该芯片的优势，实现稳定、高效的以太网通信。在实际应用中，我们还需要根据具体的需求和环境，对芯片进行进一步的优化和调试，以确保系统的可靠性和性能。你在使用类似芯片时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。