DP83847 DsPHYTER II：单10/100以太网收发器的全面解析

在当今的网络通信领域，以太网收发器扮演着至关重要的角色。DP83847 DsPHYTER II作为一款全功能的单物理层设备，以其卓越的性能和丰富的功能，为10/100 Mb/s以太网家庭或办公室解决方案提供了理想的选择。下面将对其进行详细解析。

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一、概述

DP83847集成了PMD子层，能够支持10BASE - T和100BASE - TX以太网协议，可通过3类（10 Mb/s）或5类非屏蔽双绞线电缆进行数据传输。它设计的初衷是为了方便实现10/100 Mb/s以太网解决方案，通过外部变压器与双绞线介质接口，同时通过IEEE 802.3u标准媒体独立接口（MII）直接与MAC设备接口，确保了不同厂商产品之间的互操作性。

该设备采用了片上数字信号处理（DSP）技术和数字锁相环（PLLs），与模拟解决方案相比，在所有操作条件下都能实现强大的性能，增强了抗噪声能力，并减少了外部组件数量。

二、应用与特性

2.1 应用场景

主要应用于主板嵌入式局域网应用，为各种设备提供稳定的网络连接。

2.2 特性亮点

• 低功耗设计：采用3.3V、0.18µm CMOS技术，典型功耗小于351mW，同时具备5V容忍I/O，支持5V/3.3V MAC接口。
• 协议支持：兼容IEEE 802.3 ENDEC、10BASE - T收发器和滤波器，以及IEEE 802.3u PCS、100BASE - TX收发器和滤波器。
• 自动协商：支持IEEE 802.3兼容的自动协商功能，能够自动选择最佳的工作模式。
• 输出控制：输出边缘速率控制消除了发送输出的外部滤波需求，同时具备基线漂移补偿功能。
• LED支持：提供LED支持，可指示链路、接收、发送、双工、速度和冲突等状态。
• 寄存器访问：通过单个寄存器访问即可获取完整的PHY状态信息。
• 环回测试：支持10/100 Mb/s数据包环回和内置自测试（BIST）功能，方便进行系统诊断。
• 封装形式：采用56引脚LLP封装，尺寸为(9w) x (9l) x (.75h) mm。

三、引脚描述

DP83847的引脚可分为多个接口类别，下面对几个重要接口进行详细介绍。

3.1 MII接口

MII接口用于PHY设备与MAC设备之间的通信，包含多个信号引脚，如MDC、MDIO等。MDC为管理数据时钟，最大时钟速率为25 MHz；MDIO为双向管理指令/数据信号，需要一个1.5 kΩ上拉电阻。

3.2 10/100 Mb/s PMD接口

该接口包含差分发送输出TD +、TD - 和差分接收输入RD -、RD +，可自动配置以适应10BASE - T或100BASE - TX信号类型。

3.3 时钟接口

由X1和X2引脚组成，X1为25 MHz参考时钟输入，X2为25 MHz参考时钟输出。

3.4 特殊连接

RBIAS引脚需连接一个10.0k 1%的电阻到GND，C1引脚附近需放置10uF（首选钽电容）和0.1uF的并联电容并连接到GND。

3.5 LED接口

提供多个LED输出引脚，如LED_DPLX/PHYAD0、LED_COL/PHYAD1等，用于指示不同的状态信息。

3.6 复位引脚

RESET引脚为低电平有效输入，将该引脚拉低至少160 µs可强制进行复位操作，使所有内部寄存器重新初始化为默认状态。

四、配置选项

4.1 自动协商

自动协商功能允许两个设备之间交换配置信息，并自动选择双方支持的最高性能操作模式。DP83847支持四种不同的以太网协议，可通过内部寄存器访问或AN_EN、AN1和AN0引脚进行控制。自动协商的优先级顺序为：100BASE - TX全双工（最高优先级）> 100BASE - TX半双工 > 10BASE - T全双工 > 10BASE - T半双工（最低优先级）。

4.2 PHY地址与LED

5个PHY地址输入引脚与LED引脚共享，可设置32种可能的PHY地址。LED输出的极性会根据PHY地址输入的状态进行自适应调整，以简化实现过程。

4.3 半双工与全双工

DP83847支持10 Mb/s和100 Mb/s速度下的半双工和全双工操作。在半双工模式下，依靠CSMA/CD协议处理冲突和网络访问；在全双工模式下，可同时进行发送和接收操作，内部碰撞检测和报告功能将被禁用。

4.4 MII隔离模式

可通过写入BMCR寄存器的第10位或设置物理地址为0来进入MII隔离模式。在该模式下，DP83847对TXD[3:0]、TX_EN和TX_ER输入的数据包数据不响应，TX_CLK、RX_CLK等输出呈现高阻抗。

4.5 环回模式

通过设置基本模式控制寄存器（BMCR）的第14位可启用环回测试模式，该模式可将MII发送数据路由到MII接收输出，方便进行系统诊断。

4.6 BIST

内置自测试（BIST）电路可用于测试发送和接收数据路径的完整性，通过比较环回数据与BIST线性反馈移位寄存器（LFSR）生成的伪随机序列来确定测试结果。

五、功能描述

5.1 802.3u MII

DP83847采用了IEEE 802.3u标准规定的媒体独立接口（MII），包括串行MII管理接口和4位宽MII数据接口。串行管理接口用于配置和控制多个PHY设备，数据接口则用于PHY与上层（MAC）之间的数据传输。

5.2 100BASE - TX发送器

由多个功能块组成，将MII提供的同步4位数据转换为加扰的MLT - 3 125 Mb/s串行数据流。具体包括代码组编码和注入、加扰器、NRZ到NRZI编码器以及二进制到MLT - 3转换器/通用驱动器等功能块。

5.3 100BASE - TX接收器

同样包含多个功能块，将加扰的MLT - 3 125 Mb/s串行数据流转换为同步4位数据提供给MII。具有输入和基线漂移补偿、信号检测、数字自适应均衡等功能。

5.4 10BASE - T收发器模块

符合IEEE 802.3标准，支持半双工和全双工模式，具备碰撞检测、心跳信号、环回、喋喋不休检测和链路完整性监测等功能。

六、复位操作

DP83847可通过硬件或软件进行复位。硬件复位是在正常操作期间向RESET引脚施加至少160 µs的低脉冲；软件复位则是设置基本模式控制寄存器的复位位。需要注意的是，在设备上电/初始化时必须进行硬件复位，以确保设备正常运行。

七、寄存器块

DP83847包含多个寄存器，如基本模式控制寄存器（BMCR）、基本模式状态寄存器（BMSR）等。这些寄存器用于控制和监测设备的各种功能和状态，不同的寄存器位具有不同的功能和默认值。

八、电气规格

8.1 绝对最大额定值

• 电源电压（VCC）：-0.5 V至4.2 V
• DC输入电压（VIN）：-0.5V至5.5V
• DC输出电压（VOUT）：-0.5V至5.5V
• 存储温度（TSTG）：-65°C至150°C
• 引脚温度（TL）：240°C（焊接，10秒）
• ESD额定值：2.0 kV（RZAP = 1.5k，CZAP = 120 pF）

8.2 推荐工作条件

• 电源电压（VCC）：3.3 Volts ± 0.3V
• 环境温度（TA）：0至70°C
• 最大芯片温度（Tj）：150°C

九、总结

DP83847 DsPHYTER II作为一款高性能的单10/100以太网收发器，具有丰富的功能和良好的电气性能。在设计过程中，工程师需要根据具体的应用需求，合理配置引脚、寄存器和相关参数，同时注意复位操作和电气规格的要求，以确保设备的稳定运行。希望通过本文的介绍，能帮助电子工程师更好地理解和应用DP83847。你在使用DP83847的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。