??產品簡介
在傳統方式的網絡通訊電路設計中,MCU的MAC控制器應先通過RMII信號線連接至PHY芯片,再經由網絡變壓器連接至RJ45座子,設計過程復雜,對設計人員要求較高,且遇到問題需要改動時,非常不便。
ePort-M百兆以太網模塊采用RMII接口,內部集成了PHY芯片與網絡變壓器,用戶使用時僅需完成MCU的MAC控制器和ePort-M模塊管腳之間的走線即可,使得網絡通訊電路設計簡單化,縮短了開發時間,降低了設計人員要求。
圖1 網絡通訊電路設計示意圖
??PCB設計技巧
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RMII信號線布線時需控制單端50歐阻抗匹配,避免阻抗不連續造成信號反射,影響通訊質量;
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RMII中TX組與REF_CLK的串聯匹配電阻(如圖2中的R5~R8)布局時應靠近信號發射端即MCU端放置;
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RMII走線間距建議至少保持2W,若受限PCB空間,應優先確保REF_CLK的間距要求;
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RMII信號線以REF CLK時鐘線為基準進行等長布線,建議控制在200mil左右;
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RMII信號回流平面應完整;
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當使用一路MDIO接口同時管理多路ePort-M時,MDIO走線推薦按圖3所示方式布線。


圖3 MDC/MDIO推薦布線
??案例分享當PCB設計未能遵循上述設計規則時,可能會造成ePort-M模塊通訊異常,輕則速率達不到要求,重則無法ping通。下面以實際案例說明。某塊搭載雙路ePort-M模塊的工控底板在實際使用過程中,其網口無法正常通訊,出現頻繁Link Up與Down的情況,長ping測試結果如圖4所示。工控底板PCB布局布線如圖5所示。


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RMII中TX組信號線的串接電阻布局于ePort-M端,正常應布局在核心板/MCU端(案例中REF_CLK串接電阻已集成在核心板上);
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同組RMII信號線布線間距過近,可能會造成線間干擾;
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不同組RMII信號線相鄰層平行布線,可能會造成層間干擾;
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RMII信號線未控制阻抗,會造成信號反射;
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RMII、MDC/MDIO信號線布線與5V_DC-DC開關電源電路相鄰,導致RMII、MDC/MDIO受到干擾。

進一步分析發現工控底板的MDIO脈沖頻率與DC-DC電源電路的開關頻率相近,測得其兩者波形如圖7所示,可見兩者具有強相關性。

對此情況,我們將DC-DC開關電源電路斷開,直接由外部電源供電,經測試,兩路網均口能夠正常通訊,且通訊速率符合要求,通訊速率測試結果如圖8所示。

通過上述案例可見,PCB布局布線對ePort-M模塊的通訊質量具有較大影響,工程師在進行PCB設計時,應滿足上文所述的設計規則。
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原文標題:【產品應用】ePort-M PCB設計技巧與案例分享
文章出處:【微信號:ZLG_zhiyuan,微信公眾號:ZLG致遠電子】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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