探索Micrel KS8695P：高性能多端口PCI网关解决方案

在当今的网络设备设计领域，高性能、低成本且集成度高的解决方案一直是工程师们追求的目标。Micrel的KS8695P多端口PCI网关解决方案，无疑是这样一款令人瞩目的产品。它为住宅网关和小型办公室环境提供了丰富的功能和出色的性能，下面我们就来详细了解一下这款产品。

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一、产品概述

KS8695P是CENTAUR系列集成处理器的一员，是一款基于以太网和802.11 a/g/b的嵌入式系统的高性能单芯片路由器解决方案。它集成了PCI到AHB桥接解决方案，可与32位PCI、miniPCI和cardbus设备接口。该芯片结合了成熟的第三代5端口管理型交换机、带有MMU的ARM9 RISC处理器以及五个物理层收发器（PHY），并采用了Micrel的XceleRouter技术，为用户带来了全新的网络集成、性能和总体BOM成本节省体验。

二、核心特性

（一）CPU特性

• 高性能ARM9核心：采用166MHz的ARM9 RISC处理器核心，具备8KB的I-cache和8KB的D-cache，可有效减少内存访问延迟，支持小端模式和可配置的内存管理单元，还支持16位thumb编程，以降低内存需求。同时，为了实现节能，它支持降低CPU和系统时钟速度。
• AMBA总线接口：拥有片上AMBA总线2.0接口，为系统的数据传输提供了高效的通道。

（二）PCI到AHB桥接特性

• PCI总线支持：支持33MHz、32位数据的PCI总线，集成PCI桥接，可与32位miniPCI或cardbus设备接口。
• 独立时钟速度：AHB和PCI时钟速度独立，支持125MHz的AHB速度，符合PCI修订版2.1协议，支持AHB总线2.0接口。
• 仲裁功能：集成PCI仲裁器，具有上电启用或禁用选项，支持与三个外部PCI设备和一个内部设备的轮询仲裁，支持AHB突发传输，最多可达16个数据字，可由主机CPU ARM9配置PCI寄存器，支持从PCI到AHB或AHB到PCI总线的总线主控。

（三）交换引擎

• 端口与缓冲：拥有5端口10/100集成交换机，包括一个WAN和四个LAN物理层收发器，具备16Kx32的片上SRAM用于帧缓冲，1.4Gbps的片上内存带宽可实现线速帧交换。
• 工作模式与功能：支持10Mbps和100Mbps的全双工和半双工操作模式，支持802.1Q基于标签的VLAN和基于端口的VLAN，支持802.1p、DiffServ和基于端口的优先级，集成地址查找引擎，支持1K个绝对MAC地址，具备自动地址学习、老化和迁移功能，支持广播风暴保护、全双工IEEE 802.3x流量控制和半双工背压流量控制，支持IGMP侦听和生成树协议。

（四）高级内存控制器特性

• 内存连接：支持与两个ROM/SRAM/FLASH内存库的无缝连接，具有可编程的8/16/32位数据总线和可编程的访问时序；支持与两个SDRAM库的无缝连接，具有可编程的8/16/32位数据总线和可编程的RAS/CAS延迟；支持三个外部I/O库，具有可编程的8/16/32位数据总线和可编程的访问时序。
• 地址映射：具备特殊的自动地址映射功能，允许设计者将内存的地址位0连接到KS8695P的ADDR[0]，地址位1连接到ADDR[1]，而无需考虑是字、半字还是字节寻址。

（五）直接内存访问（DMA）引擎

• 独立引擎：为WAN端口和LAN端口分别配备独立的MAC DMA引擎，支持可编程的突发模式。
• 数据处理：支持小端字节顺序的内存缓冲区和描述符，包含大型独立的接收和发送FIFO（3KB接收/3KB发送），可实现连续数据包的接收，并保证无欠载数据包发送，具备数据对齐逻辑和分散聚集能力。

（六）协议引擎和XceleRouter™技术

• 校验和生成：支持IPv4 IP头/TCP/UDP数据包校验和生成，可减轻主机CPU的任务负担。
• 数据包过滤：支持基于校验和错误的IPv4数据包过滤，可自动丢弃错误数据包。

（七）网络接口

• 接口标准：具备五个MAC单元和五个PHY单元，支持所有LAN端口和一个WAN端口的10BASE - T和100BASE - TX，以及WAN端口和一个LAN端口的100BASE - FX。
• 数据处理：支持自动CRC生成和检查，支持自动错误数据包丢弃，支持IEEE 802.3全双工和半双工操作的自动协商算法，支持PHY接口的全/半双工操作，完全符合IEEE 802.3以太网标准，支持IEEE 802.3全双工流量控制和半双工背压冲突流量控制，支持MDI/MDI - X自动交叉。

（八）外设

• 中断管理：拥有28个中断源，包括四个外部中断源，支持正常或快速中断模式（IRQ，FIQ），具备优先级中断处理功能。
• I/O接口：16个可编程通用I/O引脚，可单独配置为输入、输出或I/O模式，用于专用信号。
• 定时器与UART：两个可编程32位定时器，具备看门狗定时器功能，高速UART接口，最高可达115kbps。

（九）其他特性

• 时钟生成：集成PLL以生成CPU和系统时钟。
• 开发接口：具备JTAG开发接口，可用于ICE连接。
• 封装与电压：采用19mm x 19mm 289 - pin PBGA封装，核心采用1.8V CMOS，I/O采用3.3V。

三、系统级接口

（一）时钟和复位

时钟可由25MHz ±50ppm的晶体或振荡器提供，复位输入可由系统复位电路或简单的上电复位电路驱动，还具备复位输出（WRSTO），可用于复位系统中的其他设备。

（二）JTAG开发接口

提供JTAG测试时钟（TCK）、测试模式选择（TMS）、测试数据输入（TDI）、测试数据输出（TDO）和测试复位（TRSTN）等接口，方便进行芯片的调试和开发。

（三）以太网接口

包括一个WAN以太网物理接口和四个LAN以太网物理接口，支持多种以太网标准和自动协商功能。

（四）PHY LED驱动

可通过寄存器对WAN和LAN端口的LED指示灯进行编程，以显示不同的状态信息，如速度、链接、全/半双工、冲突、TX/RX活动等。

（五）UART接口

具备UART接收数据（URXD）、发送数据（UTXD）、数据终端就绪（UDTRN）、数据设置就绪（UDSRN）等接口，支持高速数据传输。

（六）GPIO接口

16个通用I/O引脚，可用于连接外部设备或实现特定的功能。

（七）PCI接口

支持33MHz、32位PCI接口，可连接三个外部主设备，具备PCI命令和字节使能、设备选择、仲裁等功能。

（八）高级内存接口

支持与SDRAM、ROM、SRAM、FLASH和外部I/O的无缝连接，具备可编程的同步总线速率、异步接口时序和独立可编程的数据总线宽度。

四、应用领域

KS8695P的应用范围非常广泛，包括多端口无线VoIP网关、无线网状网络节点、RG + 组合802.11 a/b/g/n接入点、多媒体网关、数字音频接入点、网络存储元素、多端口宽带网关、多端口防火墙和VPN设备、无线和有线组合网关以及光纤到户管理CPE等。

五、总结

Micrel的KS8695P多端口PCI网关解决方案以其高性能、高集成度和丰富的功能，为网络设备设计提供了一个优秀的选择。它不仅能够满足各种应用场景的需求，还能帮助工程师降低BOM成本，提高产品的竞争力。在实际设计中，工程师们可以根据具体的需求，充分利用KS8695P的各项特性，开发出更加出色的网络设备。大家在使用过程中，是否遇到过一些特殊的应用场景需要对KS8695P进行特殊配置呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。