Microchip Technology LAN8650和LAN8651工業(yè)級單對以太網(wǎng)交換機(jī)結(jié)合了媒體訪問控制器 (MAC) 和以太網(wǎng)PHY。這種組合使得低成本微控制器（包括沒有板載MAC的微控制器）能夠訪問10BASE-T1S網(wǎng)絡(luò)。LAN8650和LAN8651的通用標(biāo)準(zhǔn)串行外設(shè)接口 (SPI) 支持連接幾乎任何微控制器，以傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，LAN8650和LAN8651控制/狀態(tài)命令通過單個(gè)串行接口執(zhí)行。SPI僅需四個(gè)引腳即可實(shí)現(xiàn)更直觀的硬件接口，與MII或RMII相比所需引腳數(shù)更少。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：Microchip Technology LAN8650和LAN8651單對以太網(wǎng)交換機(jī)數(shù)據(jù)手冊.pdf

以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包根據(jù)OPEN Alliance 10BASE-T1x MAC-PHY串行接口規(guī)范，通過串行接口進(jìn)行分段和傳輸。串行接口協(xié)議可在基站控制器和LAN8650和LAN8651之間同時(shí)傳輸發(fā)射數(shù)據(jù)包和接收數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包通常存儲(chǔ)在Microchip Technology LAN8650和LAN8651中，然后轉(zhuǎn)發(fā)到基站微控制器或網(wǎng)絡(luò)。或者，數(shù)據(jù)包也可以在切割模式下傳輸，用于需要降低延遲的應(yīng)用。

LAN8650和LAN8651器件配有時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò) (TSN) 支持，可在龐大的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上同步計(jì)時(shí)。該時(shí)間同步對于諸多汽車應(yīng)用至關(guān)重要，例如高級駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)。

LAN8650和LAN8651符合AEC-Q100 1級認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，可在惡劣環(huán)境（包括?40oC至+125oC擴(kuò)展工作溫度范圍）下提高穩(wěn)健性。此外，LAN8650和LAN8651支持功能安全，設(shè)計(jì)用于ISO 26262應(yīng)用。

特性

• 高性能10BASE-T1S單對以太網(wǎng)PHY
  • 設(shè)計(jì)為IEEE標(biāo)準(zhǔn)。802.3cg?-2019
  • 通過單個(gè)平衡對導(dǎo)線傳輸10Mbit/s
    • 半雙工點(diǎn)對點(diǎn)鏈路斷，至少15米
    • 半雙工多壓降混合段，最長25米，至少8個(gè)PHY，降低布線和交換機(jī)端口的成本
• 集成媒體訪問控制器 (MAC)
  • 可選幀過濾，以限制輸入數(shù)據(jù)包
• 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)串行外設(shè)接口 (SPI)
  • 設(shè)計(jì)符合開放聯(lián)盟10BASE-T1x MAC-PHY串行接口規(guī)范V1.1
  • 支持高達(dá)25MHz的時(shí)鐘速率
• 物理層防撞 (PLCA)
  • 通過避免物理層上碰撞來實(shí)現(xiàn)高帶寬利用率
  • 突發(fā)模式，用于傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)包，用于高數(shù)據(jù)包速率延遲敏感型應(yīng)用
• 載波檢測多個(gè)訪問/碰撞檢測 (CSMA/CD) 介質(zhì)訪問控制
• 通過時(shí)間戳幀進(jìn)出支持時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)
• EtherGREEN?能效
  • 低功耗10BASE-T1S PHY運(yùn)行
  • 超低功耗睡眠模式
  • 由MDI活動(dòng)或本地WAKE_IN觸發(fā)的喚醒
  • WAKE_OUT脈沖聲明
  • INH輸出，用于ECU電源的啟用/禁用
• 過熱和欠壓保護(hù)
• 全面支持狀態(tài)中斷
• 增強(qiáng)的電磁兼容性/電磁干擾 (EMC/EMI) 性能
  • 低射頻排放
  • 耐受注入電流和網(wǎng)絡(luò)電纜對地或電池短路
  • 簡單、低成本的模擬前端
• 3.3V單電源，集成1.8V穩(wěn)壓器 (LAN8651)
• 小尺寸32引腳 (5mm x 5mm) VQFN封裝，帶可濕性側(cè)翼
• 擴(kuò)展溫度范圍：-40°C至+125°C

應(yīng)用示例

方框圖

基于Microchip LAN8650/1的10BASE-T1S以太網(wǎng)控制器技術(shù)解析

一、產(chǎn)品概述

Microchip Technology推出的LAN8650/1系列是集成10BASE-T1S MAC-PHY的單對以太網(wǎng)控制器，專為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和汽車應(yīng)用設(shè)計(jì)。這款32引腳器件將物理層收發(fā)器(PHY)、媒體訪問控制器(MAC)和標(biāo)準(zhǔn)SPI接口集成于單一芯片，使低成本微控制器能夠通過簡單雙絞線實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)通信。

?關(guān)鍵特性?：

• 符合IEEE 802.3cg-2019標(biāo)準(zhǔn)的10BASE-T1S PHY
• 支持半雙工多點(diǎn)拓?fù)?最多8節(jié)點(diǎn))和點(diǎn)對點(diǎn)連接
• 集成MAC控制器，支持標(biāo)準(zhǔn)SPI接口(最高25MHz時(shí)鐘)
• 內(nèi)置PLCA(物理層沖突避免)和CSMA/CD介質(zhì)訪問控制
• 超低功耗設(shè)計(jì)，睡眠模式功耗<150μW
• 工作溫度范圍-40°C至+125°C

二、技術(shù)架構(gòu)詳解

1. 系統(tǒng)架構(gòu)

LAN8650/1采用三層架構(gòu)設(shè)計(jì)：

• ?PHY層?：實(shí)現(xiàn)10Mbps單對以太網(wǎng)物理層，支持15米點(diǎn)對點(diǎn)和25米多點(diǎn)連接
• ?MAC層?：處理IEEE 802.3幀格式，包含地址過濾和統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器
• ?SPI接口層?：遵循OPEN Alliance TC6規(guī)范，支持?jǐn)?shù)據(jù)和控制傳輸

2. 核心技術(shù)創(chuàng)新

?PLCA技術(shù)?：
通過物理層沖突避免機(jī)制，LAN8650/1在多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中可實(shí)現(xiàn)：

• 確定性時(shí)延傳輸
• 高達(dá)90%的帶寬利用率
• 支持突發(fā)模式傳輸(通過PLCA_BURST寄存器配置)

?低功耗設(shè)計(jì)?：

• 三種電源管理模式：運(yùn)行(130mW)、待機(jī)、深度睡眠(<150μW)
• 支持MDI(介質(zhì)相關(guān)接口)和WAKE_IN引腳喚醒
• INH引腳控制外部電源時(shí)序

?時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)?：

• 硬件時(shí)間戳單元(TSU)支持IEEE 802.1AS
• 32/64位時(shí)間戳格式可選
• 納秒級精度(30位納秒計(jì)數(shù)器)

三、性能參數(shù)分析

電氣特性

機(jī)械特性

• 32-VQFN封裝(5x5mm)
• 帶可焊側(cè)翼的濕潤型引腳
• 熱阻ΘJA=43°C/W

四、開發(fā)資源推薦

1. ?參考設(shè)計(jì)?：

• AN1718應(yīng)用筆記提供完整原理圖和PCB布局指南
• 數(shù)據(jù)手冊第8章包含典型連接圖(圖8-2至8-8)

2. ?配置工具?：

• 通過OA_CONFIG0寄存器設(shè)置數(shù)據(jù)塊大小(32/64字節(jié))
• 使用PLCA_CTRL0寄存器啟用沖突避免
• SLPCTL0寄存器配置睡眠參數(shù)

3. ?調(diào)試技巧?：

• 監(jiān)控STS2寄存器的UV33位檢測電源故障
• 通過PLCA_STS寄存器驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)同步狀態(tài)
• 使用TTSCx寄存器捕獲時(shí)間戳分析網(wǎng)絡(luò)時(shí)延