Интерфейс Ethernet в схемах на микроконтроллере

May 3, 2014 by admin Комментировать »

Ethernet («эзернет», «эфирная сеть», отлат. «aether» — эфир) — одна из самых популярных в настоящее время сетевых архитектур. Она использует узкополосную передачу данных со скоростью 10… 100 Мбит/с на «компьютерных» кабелях UTP/FTP. Основной топологией является «звезда» с возможностью каскадирования сети хабами. Расстояние единичных пролётов до 100 м, число узлов до 1024.

Технология Ethernet была разработана в 1970-х годах в исследовательском центре PARC фирмы Xerox. В 1980 г. опубликован первый официальный стандарт.

На сегодняшний день обеспечиваются следующие скорости передачи данных: 10 Мбит/с (Ethernet), 100 Мбит/с (Fast Ethernet), 1…100 Гбит/с (Gigabit Ethernet), в перспективе 1 Тбит/с (Terabit Ethernet). Чтобы легче было ориентироваться, вводят сокращённые названия, например, 10BaseT, где число «10» обозначает скорость передачи данных 10 Мбит/с, «Base» — немодулированный сигнал, T — две витые пары в кабеле. Для универсальных двухскоростных интерфейсов применяют надписи через дробь подобно 10/100BASE-T.

Логическая структура сигналов Ethernet достаточно сложная, поэтому для сопряжения компьютера с MK обычно ставят буферные специализированные контроллеры, например, Microchip ENC28J60, Realtek RTL8019AS, Crystal Semiconductor CS8900A, Silicon Laboratories CP220x или даже отдельную микросборку WIZnet W5100. Все они обеспечивают упаковку/распаковку данных на максимальной скорости 10 Мбит/с, которая является крейсерской для MK общего применения. Общение MK с контроллером Ethemet осуществляется через программно доступные регистры, определяющие тот или иной режим работы.

На физическом уровне для связи с компьютером используется стандартный четырёхжильный сетевой кабель. Гальваническая развязка производится через импульсные трансформаторы, причём часто они совмещаются с экранированным разъёмом RJ-45 и двумя светодиодами (Рис. 4.16). Коэффициент трансформации на приёме обычно составляет 1:1, на передаче 1:1 или 1:1.25. Цепь GND соединяется с металлическим экраном. Элементы R1…R4, C1 могут отстутствовать.

Рис. 4.16. Схема блока трансформаторов Ethemet с разъёмом XS1 RJ-45.

На основе связки «МК + контроллер Ethernet» (Рис. 4.17, а…д) делают не только локальные сети, но и веб-серверы с генераторами html-страниц. Это позволяет осуществлять дистанционное управление и контроль за состоянием датчиков из любой точки Земного шара, охваченной сетью Интернет.

Рис. 4.17. Схемы подключения компьютера через интерфейс Ethernet к MK (начало):

а) подключение Ethemet-модуля  через интерфейс SPI к MK;

б) MK имеет встроенный контроллер Ethernet, тактируемый частотой 25 МГц. Резисторы RI, R2 ограничивают ток через светодиоды, находящиеся в блоке трансформаторов;

в) контроллер Ethernet DD1 (фирма Microchip) хранит данные в микросхеме памяти DS1\

 Рис. 4.17. Схемы подключения компьютера через интерфейс USB к MK (окончание):

г) MK и микросхема контролера Ethernet DD2 (фирма Microchip) запитываются от разных напряжений. По входам согласование уровней не требуется, а по выходам оно производится через буферные повторители, входящие в состав микросхемы DD1. В блоке трансформаторовЛ/ отсутствуют индикаторы, поэтому применяются внешние светодиоды HL1, HL2\

д) аналогично Рис. 4.17, а, но без внешней микросхемы памяти.

Источник: Рюмик, С. М., 1000 и одна микроконтроллерная схема. Вып. 2 / С. М. Рюмик. — М.:ЛР Додэка-ХХ1, 2011. — 400 с.: ил. + CD. — (Серия «Программируемые системы»).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты