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基于AT89818的10M-100M以太网交换机设计 - 通信-网络 - 免费猫

发布时间:2020-02-17 12:58:33 阅读: 来源:离心机厂家

基于AT89818的10M/100M以太网交换机设计 - 通信/网络 - 电子工程网

近年来,网络技术发展迅猛,而在市场上以太网则占统治地位。本设计采用Atan公司的交换芯片AT89818作为核心芯片,用AT89C52作为系统设置和配置的芯片。交换机为快速以太网的升级提供了很好的灵活性和易处理性,它提供了16个多路10M/100Mbps的RJ-45以太网端口。交换机将自动地检测与之相接设备的速率,允许在同一个交换机上使用10Mbps和100Mbps设备而无须替代原有的网络设施。

1 系统功能

系统符合IEEE 802.3-802.3u标准,接口为16口10/100Mbps 多路交换(使用屏蔽RJ-45连接器)。系统拥有最多可存放8K MAC地址条目的地址表,并且具有存储转发交换的特性,使其能自动学习并存储MAC地址表中的地址;具备一个共享存储器的动态O/I缓冲区,从而保证了快速无误的包存储和包转发;采用即插即用配置自动学习方式,支持半双工和全双工模式,另外有一个 MDI口做级联用。主要技术指标为

最大转发率:

14 880pps/10BASE-T;148 800pps/100BASE-TX。

最大过滤速率:

14 880pps/10BASE-T;148 800pps/100BASE-TX。

2 系统构成

本交换机系统采用AT89818作为核心交换芯片;MCU采用AT89C52,用做控制和系统设置,已经和计算机进行通信连接;EEPROM采用AT93C46,用于储存交换机启动时所需的初始化数据;SRAM采用64K×64位的W25P243A;PHY0和PHY1采用8端口的DSP 10/100 PHY;JACK0和JACK1为RJ-45连接器。系统结构如图1所示。

2.1 AT89818

AT89818是整个硬件系统的中心,也是核心交换芯片。AT89818最多可有18个10M/100Mbps多路交换接口,其中的一个或者几个可以捆绑,芯片有8192个MAC地址条目的地址表,另外还可以通过EEPROM设置VLAN。

◇支持存储转发功能;

◇每个VLAN包可有1522B大小的缓存;

◇支持老化功能以及802.3x流控制;

◇可无缝连接64K×64位或者128K×64位的SRAM;

◇可进行广播风暴控制;

◇具有两个基于MAC地址的捆绑组,每个组可有2 6个端口;

◇支持通过EEPROM配置的基于端口的VLAN技术;

◇可通过EEPROM配置每个端口的速度、半双工或全双工模式、捆绑模式、VLAN设置等等。

2.2 MCU(AT89C52)

AT89C52作为系统设置和控制的芯片。MCU可通过串口和计算机通信,通过计算机对交换机进行控制和设置管理;同时,它和AT89818交替获得对EEPROM的控制权。当交换芯片将对EEPROM的控制交给MCU后,MCU对EEPROM进行读写修改。修改完成后,MCU可将控制权利交给交换芯片,交换芯片再从EEPROM中重新读取配置数据。

2.3 其它器件

(1)EEPROM

采用三线CMOS器件 AT93C46,可以通过ORG引脚的置高或置低来选择EEPROM的数据格式为 64 ×16或者128 ×8。通过CS、SK、DI、DO与MCU相连,MCU可以对EEPROM存储的数据进行读写。

(2)PHY

采用M88E3080。它是一种8端口10M/100Mbps快速以太网物理层收发设备,具有更高的信噪比、较低的功耗,是Marvell Semiconductor Inc.的产品。

(3)SRAM

采用W25P243A。它是一种64K× 64大小的PIPLINED的CMOS高速静态RAM,是Winbond Electronics 公司产品。

3 系统关键电路的设计

3.1 系统时钟的设计

由于两个PHY芯片的时钟都为50MHz,而SRAM和AT89818的时钟都有75MHz,已经属于高速数字电路的设计,因此在设计时候要考虑信号的完整性。

如图2所示,通过缓存器74LVT244可增加时钟的驱动能力,产生2个同相、延迟极小并且一致的时钟输出给2个PHY,可保证信号的完整性。

另外在PCB设计时也应该让高速信号走线尽量短,以保证系统信号的完整性设计。

3.2 MCU与EEPROM、AT89818之间控制的系统设计

MCU与AT93C46连接如图3所示。MCU通过EDO、EDI、ESK、ECS可对AT93C46进行读写;同时,EDO、EDI、ESK、ECS也分别与AT89818的DO、DI、SK、CS相连接。AT89818与MCU通过E2TR交换对EEPROM的控制,当E2TR为低时,AT89818通过DO、DI、SD、CS从EEPROM中读取配置数据;当E2TR为高时,AT89818的这4根信号线处于高阻状态,对EEPROM的控制交给MCU,MCU此时可对EEPROM中的数据进行修改。系统重新启动后30ms内,E2TR必须保持为低电平。

3.3 AT89818与PHY以及SRAM连接

AT89818与M88E3080以及SRAM的连接如图4所示。MDC为交换芯片输出的1MHz时钟,用于驱动PHY芯片。为增加驱动能力可考虑先通过缓存器,MDIO为交换芯片管理PHY芯片所用的DATA线。

4 应用前景

本交换机是一个具有快速以太网交换功能、高性能、低功耗的网络设备。近些年来网络发展迅速,很多社区在建设的时候都在考虑光纤到户。本设备以经济、实用、高效等众多优点可完全满足广大用户的需要。

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