探索Micrel KS8695P：高性能多端口PCI網關解決方案

在當今的網絡設備設計領域，高性能、低成本且集成度高的解決方案一直是工程師們追求的目標。Micrel的KS8695P多端口PCI網關解決方案，無疑是這樣一款令人矚目的產品。它為住宅網關和小型辦公室環境提供了豐富的功能和出色的性能，下面我們就來詳細了解一下這款產品。

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一、產品概述

KS8695P是CENTAUR系列集成處理器的一員，是一款基于以太網和802.11 a/g/b的嵌入式系統的高性能單芯片路由器解決方案。它集成了PCI到AHB橋接解決方案，可與32位PCI、miniPCI和cardbus設備接口。該芯片結合了成熟的第三代5端口管理型交換機、帶有MMU的ARM9 RISC處理器以及五個物理層收發器（PHY），并采用了Micrel的XceleRouter技術，為用戶帶來了全新的網絡集成、性能和總體BOM成本節省體驗。

二、核心特性

（一）CPU特性

• 高性能ARM9核心：采用166MHz的ARM9 RISC處理器核心，具備8KB的I-cache和8KB的D-cache，可有效減少內存訪問延遲，支持小端模式和可配置的內存管理單元，還支持16位thumb編程，以降低內存需求。同時，為了實現節能，它支持降低CPU和系統時鐘速度。
• AMBA總線接口：擁有片上AMBA總線2.0接口，為系統的數據傳輸提供了高效的通道。

（二）PCI到AHB橋接特性

• PCI總線支持：支持33MHz、32位數據的PCI總線，集成PCI橋接，可與32位miniPCI或cardbus設備接口。
• 獨立時鐘速度：AHB和PCI時鐘速度獨立，支持125MHz的AHB速度，符合PCI修訂版2.1協議，支持AHB總線2.0接口。
• 仲裁功能：集成PCI仲裁器，具有上電啟用或禁用選項，支持與三個外部PCI設備和一個內部設備的輪詢仲裁，支持AHB突發傳輸，最多可達16個數據字，可由主機CPU ARM9配置PCI寄存器，支持從PCI到AHB或AHB到PCI總線的總線主控。

（三）交換引擎

• 端口與緩沖：擁有5端口10/100集成交換機，包括一個WAN和四個LAN物理層收發器，具備16Kx32的片上SRAM用于幀緩沖，1.4Gbps的片上內存帶寬可實現線速幀交換。
• 工作模式與功能：支持10Mbps和100Mbps的全雙工和半雙工操作模式，支持802.1Q基于標簽的VLAN和基于端口的VLAN，支持802.1p、DiffServ和基于端口的優先級，集成地址查找引擎，支持1K個絕對MAC地址，具備自動地址學習、老化和遷移功能，支持廣播風暴保護、全雙工IEEE 802.3x流量控制和半雙工背壓流量控制，支持IGMP偵聽和生成樹協議。

（四）高級內存控制器特性

• 內存連接：支持與兩個ROM/SRAM/FLASH內存庫的無縫連接，具有可編程的8/16/32位數據總線和可編程的訪問時序；支持與兩個SDRAM庫的無縫連接，具有可編程的8/16/32位數據總線和可編程的RAS/CAS延遲；支持三個外部I/O庫，具有可編程的8/16/32位數據總線和可編程的訪問時序。
• 地址映射：具備特殊的自動地址映射功能，允許設計者將內存的地址位0連接到KS8695P的ADDR[0]，地址位1連接到ADDR[1]，而無需考慮是字、半字還是字節尋址。

（五）直接內存訪問（DMA）引擎

• 獨立引擎：為WAN端口和LAN端口分別配備獨立的MAC DMA引擎，支持可編程的突發模式。
• 數據處理：支持小端字節順序的內存緩沖區和描述符，包含大型獨立的接收和發送FIFO（3KB接收/3KB發送），可實現連續數據包的接收，并保證無欠載數據包發送，具備數據對齊邏輯和分散聚集能力。

（六）協議引擎和XceleRouter?技術

• 校驗和生成：支持IPv4 IP頭/TCP/UDP數據包校驗和生成，可減輕主機CPU的任務負擔。
• 數據包過濾：支持基于校驗和錯誤的IPv4數據包過濾，可自動丟棄錯誤數據包。

（七）網絡接口

• 接口標準：具備五個MAC單元和五個PHY單元，支持所有LAN端口和一個WAN端口的10BASE - T和100BASE - TX，以及WAN端口和一個LAN端口的100BASE - FX。
• 數據處理：支持自動CRC生成和檢查，支持自動錯誤數據包丟棄，支持IEEE 802.3全雙工和半雙工操作的自動協商算法，支持PHY接口的全/半雙工操作，完全符合IEEE 802.3以太網標準，支持IEEE 802.3全雙工流量控制和半雙工背壓沖突流量控制，支持MDI/MDI - X自動交叉。

（八）外設

• 中斷管理：擁有28個中斷源，包括四個外部中斷源，支持正常或快速中斷模式（IRQ，FIQ），具備優先級中斷處理功能。
• I/O接口：16個可編程通用I/O引腳，可單獨配置為輸入、輸出或I/O模式，用于專用信號。
• 定時器與UART：兩個可編程32位定時器，具備看門狗定時器功能，高速UART接口，最高可達115kbps。

（九）其他特性

• 時鐘生成：集成PLL以生成CPU和系統時鐘。
• 開發接口：具備JTAG開發接口，可用于ICE連接。
• 封裝與電壓：采用19mm x 19mm 289 - pin PBGA封裝，核心采用1.8V CMOS，I/O采用3.3V。

三、系統級接口

（一）時鐘和復位

時鐘可由25MHz ±50ppm的晶體或振蕩器提供，復位輸入可由系統復位電路或簡單的上電復位電路驅動，還具備復位輸出（WRSTO），可用于復位系統中的其他設備。

（二）JTAG開發接口

提供JTAG測試時鐘（TCK）、測試模式選擇（TMS）、測試數據輸入（TDI）、測試數據輸出（TDO）和測試復位（TRSTN）等接口，方便進行芯片的調試和開發。

（三）以太網接口

包括一個WAN以太網物理接口和四個LAN以太網物理接口，支持多種以太網標準和自動協商功能。

（四）PHY LED驅動

可通過寄存器對WAN和LAN端口的LED指示燈進行編程，以顯示不同的狀態信息，如速度、鏈接、全/半雙工、沖突、TX/RX活動等。

（五）UART接口

具備UART接收數據（URXD）、發送數據（UTXD）、數據終端就緒（UDTRN）、數據設置就緒（UDSRN）等接口，支持高速數據傳輸。

（六）GPIO接口

16個通用I/O引腳，可用于連接外部設備或實現特定的功能。

（七）PCI接口

支持33MHz、32位PCI接口，可連接三個外部主設備，具備PCI命令和字節使能、設備選擇、仲裁等功能。

（八）高級內存接口

支持與SDRAM、ROM、SRAM、FLASH和外部I/O的無縫連接，具備可編程的同步總線速率、異步接口時序和獨立可編程的數據總線寬度。

四、應用領域

KS8695P的應用范圍非常廣泛，包括多端口無線VoIP網關、無線網狀網絡節點、RG + 組合802.11 a/b/g/n接入點、多媒體網關、數字音頻接入點、網絡存儲元素、多端口寬帶網關、多端口防火墻和VPN設備、無線和有線組合網關以及光纖到戶管理CPE等。

五、總結

Micrel的KS8695P多端口PCI網關解決方案以其高性能、高集成度和豐富的功能，為網絡設備設計提供了一個優秀的選擇。它不僅能夠滿足各種應用場景的需求，還能幫助工程師降低BOM成本，提高產品的競爭力。在實際設計中，工程師們可以根據具體的需求，充分利用KS8695P的各項特性，開發出更加出色的網絡設備。大家在使用過程中，是否遇到過一些特殊的應用場景需要對KS8695P進行特殊配置呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。