松江網(wǎng)絡水晶頭參數(shù)

引言隨著Internet 的出現(xiàn)和以太網(wǎng)的迅速發(fā)展， 基于以太網(wǎng)的設備控制越來越多。目前市場上大部分以太網(wǎng)控制器采用的封裝均超過80 引腳， 如RTL8019AS、DM9008、CS8900A 等。這些器件不僅結構復雜， 面積龐大， 且系統(tǒng)開銷較大。近來， Microchip推出全球首枚28 引腳獨立以太網(wǎng)控制器ENC28J60, 可為嵌入式系統(tǒng)提供低引腳數(shù)、低成本、精簡的遠程通訊解決方案。設計了以ENC28J60 為核心的以太網(wǎng)接口實現(xiàn)方案， 描述了該系統(tǒng)硬件架構的設計方法。在簡要介紹了以太網(wǎng)控制器ENC28J60 的結構、功能、外圍電路的基礎上， 對ENC28J60Atmega16 的SPI 通訊進行了闡述。此方案不僅成本低， 而且可以實現(xiàn)500Kbps 以上的傳輸速率， 滿足了嵌入式系統(tǒng)的Internet 控制要求。2 ENC28J60 網(wǎng)絡接口體系結構ENC28J60 是帶有行業(yè)標準串行外設接口(Serial PeripheralInterface, SPI)的獨立以太網(wǎng)控制器。它符合IEEE 802.3 的全部規(guī)范， 采用了一系列包過濾機制以對傳入數(shù)據(jù)包進行限制。它還提供了一個內部DMA 模塊， 以實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)吞吐和硬件支持的IP 校驗和計算。與主控制器的通信通過兩個中斷引腳(INT和WOL)和SPI 腳(SO、SI、SCK、CS)實現(xiàn)， 數(shù)據(jù)傳輸速率高達10Mb/s.兩個專用的引腳(LEDA、LEDB)用于連接LED, 進行網(wǎng)絡活動狀態(tài)指示。圖1 所示為ENC28J60 的典型應用電路。ENC28J60 由7 個主要功能模塊組成：SPI 接口， 充當主控制器和ENC28J60 之間通信通道; 控制寄存器， 用于控制和監(jiān)視ENC28J60; 雙端口RAM緩沖器， 用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包; 判優(yōu)器， 當DMA、發(fā)送和接收模塊發(fā)出請求時對RAM緩沖器的訪問進行控制; 總線接口， 對通過SPI 接收的數(shù)據(jù)和命令進行解析;MAC 模塊：實現(xiàn)符合IEEE 802.3 標準的MAC 邏輯; PHY 模塊， 對雙絞線上的模擬數(shù)據(jù)進行編碼和譯碼。ENC28J60 還包括其他支持模塊， 諸如振蕩器、片內穩(wěn)壓器、電平變換器(提供可以接受5V 電壓的I/O 引腳)和系統(tǒng)控制邏輯。根據(jù)以上說明， ENC28J60 應用于嵌入式網(wǎng)絡接口是非常合適的， 有廣闊的應用發(fā)展前景。3 ENC28J60 在嵌入式網(wǎng)絡接口的應用3.1 硬件電路設計利用ENC28J60 可以構成不同功能的網(wǎng)絡終端節(jié)點， 如網(wǎng)絡服務器、帶Internet 功能的設備、遠程監(jiān)控(數(shù)據(jù)采集， 診斷)設備等。圖2 所示為基于ENC28J60 的嵌入式網(wǎng)絡接口的硬件電路原理圖。電路中有：2 個LED 狀態(tài)指示燈主要用來顯示網(wǎng)絡連接狀態(tài)， 包括PHY 是否沖突、連接是否建立、是否接收數(shù)據(jù)、連接速度、雙工模式等; 必需的偏置電阻R3(2kΩ， 精度為1%);高速局域網(wǎng)電磁隔離模塊(即RJ45 以太網(wǎng)接口)， 應用中，ENC28J60 的物理端口與隔離變壓器HR901170A 連接時必須符合IEEE802.3 對物理層規(guī)范的要求， 如RJ45 的插孔與隔離變壓器的間隔應盡量小， 輸出和輸入差分信號對的走線要有很好的隔離。電路中的主控制器采用Atmel 公司的ATmega16 單片機，它具有先進的RISC(精簡指令集計算機)結構、16 kB 可編程Flash 存儲器、512 B 的EEPROM和1 kB 片內SRAM, 具有豐富的外設接口， 其SPI 接口允許ATmega16 與外設進行高速的同步數(shù)據(jù)傳輸。本設計中ATmega16 SPI 配置為主機模式，ENC28J60 為從設備。ATmega16 的SPI 工作模式由CPOL、CPHA 設置， 根據(jù)ENC28J60 的SPI 讀寫時序， ATmega16 的SPI工作模式應設置為模式0.ATmega16 通過將ENC28J60 的CS引腳置低實現(xiàn)與其的同步。SPI 時鐘由寫入到SPI 發(fā)送緩沖寄存器的數(shù)據(jù)啟動， SPI MOSI(PB5)引腳上的數(shù)據(jù)發(fā)送秩序由寄存器SPCR 的DORD 位控制， 置位時數(shù)據(jù)的LSB(最低位)首先發(fā)送， 否則數(shù)據(jù)的MSB(最高位)首先發(fā)送。我們選擇先發(fā)送MSB,同時接收到的數(shù)據(jù)傳送到接收緩沖寄存器， CPU 進行右對齊從接收緩沖器中讀取接收到的數(shù)據(jù)。應該注意， 當需要從ENC28J60 中讀取多個數(shù)據(jù)時， 即使ENC28J60 并不需要ATmega16 串行輸出的數(shù)據(jù)， 每讀取一個數(shù)據(jù)前都要向SPI 發(fā)送緩沖器寫一個數(shù)據(jù)以啟動SPI 接口時鐘。由于SPI 系統(tǒng)的發(fā)送方向只有1 個緩沖器， 而在接收方向有2 個緩沖器， 所以在發(fā)送時一定要等到移位過程全部結束后， 才能對SPI 數(shù)據(jù)寄存器執(zhí)行寫操作; 而在接收數(shù)據(jù)時， 需要在下一個字節(jié)移位過程結束之前通過訪問SPI 數(shù)據(jù)寄存器讀取當前接收到的數(shù)據(jù)， 否則第1 個數(shù)據(jù)丟失。3.2 ENC28J60 軟件初始化在使用ENC28J60 發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包前， 必須對器件進行初始化設置。根據(jù)不同的應用， 一些配置選項可能需要更改。初始化設置工作包括接收和發(fā)送緩沖器、接收過濾器、晶振啟動時間、MAC 寄存器、PHY 寄存器。初始化芯片之前先關閉單片機的中斷輸入， 對RESET 引腳給定一個持續(xù)的低電平復位信號， 然后對相應的寄存器進行設置。設置完成所有需要的寄存器后， 判斷以太網(wǎng)狀態(tài)中的時鐘啟動標志位是否置位， 然后開中斷。系統(tǒng)初始化后進入主程序循環(huán)， 包括單片機的控制作用和網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸。對于以太網(wǎng)傳輸部分來說。主要有兩個作用：一是對要發(fā)送的數(shù)據(jù)按照以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀格式進行封裝并發(fā)送; 二是對接收的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀進行解包， 供應用程序使用。3.3 ENC28J60 發(fā)送數(shù)據(jù)包在進行數(shù)據(jù)包發(fā)送或接收時， 要先對寫緩沖存儲器(WriteBuffer Memory, WBM)命令掌握。WBM允許主控制器將字節(jié)寫入8KB 發(fā)送和接收緩沖存儲器。如果ECON2 寄存器中的AUTOINC 位置1, 那么在寫完每個字節(jié)的最后一位之后，EWRPT 指針將會自動地遞增指向下一個地址(當前地址加1)。如果寫入地址1FFF 且AUTOINC 置1, 則寫指針加1 指向0000h.將CS 引腳拉為低電平啟動WBM命令。然后將WBM操作碼及隨后的5 位常量1Ah 送入ENC28J60.在發(fā)送WBM命令和常量之后， 由EWRPT 指向的存儲器中的數(shù)據(jù)將移入ENC28J60, 首先移入最高位。在接收到8 個數(shù)據(jù)位后， 如果AUTOINC 置1, 寫指針將自動遞增。主控制器可以繼續(xù)在SCK引腳提供時種信號、在SI 引腳發(fā)送數(shù)據(jù)同時保持/CS 為低電平， 從而可以連續(xù)寫入存儲器。當AUTOINC 被使能時， 以該方式就可以連續(xù)地向緩沖存儲器寫入字節(jié)而無需多余的SPI命令。拉高CS 引腳電平可結束WBM命令。在WBM操作期間，SO 引腳一直為高阻態(tài)， WBM操作時序， 請參見圖3.ENC28J60 內的MAC 在發(fā)送時會自動生成前導符和幀起始定界符。此外， MAC 可根據(jù)配置生成填充(如果需要)和CRC字段。主控制器必須生成所有其他幀字段， 并將它們寫入緩沖存儲器， 以待發(fā)送。此外， ENC28J60 還要求在待發(fā)送的數(shù)據(jù)包前添加一個包控制字節(jié)。主控制器應：1.正確編程ETXST 指針，使之指向存儲器中未用的單元。它將指向包控制字節(jié)， 在本設計方案中， 指針應編程為0120h; 2.使用WBM SPI 命令寫入包控制字節(jié)、目標地址、源MAC 地址、類型/ 長度和數(shù)據(jù)有效負載; 3.正確編程ETXND 指針。它應指向數(shù)據(jù)有效負載的最后一個字節(jié)， 在本設計方案中， 指針應編程為0156h; 4.將EIR.TXIF位清零、將EIE.TXIE 位和EIE.INTIE 位置1 允許在發(fā)送完成后產生中斷(如果需要); 5.將ECON1.TXRTS 位置1 開始發(fā)送。如果在TXRTS 位置1 時正在進行DMA 操作， ENC28J60 會等待DMA 操作完成再發(fā)送。這種等待是必需的， 因為DMA 和發(fā)送引擎共享同一個存儲器訪問端口。同樣如果在TXRTS 已置1后， ECON1 中DMAST 位才置1, DMA 在TXRTS 位清零前不會采取任何動作。如果正在進行發(fā)送， 不應通過SPI 讀取或寫入任何待發(fā)送的字節(jié)。主控制器將TXRTS 位清零可取消發(fā)送。如果數(shù)據(jù)包發(fā)送完成或因錯誤取消而中止發(fā)送， ECON1.TXRTS位會被清零， 一個7 字節(jié)的發(fā)送狀態(tài)向量將被寫入由ETXND +1 指向的單元， EIR.TXIF 會被置1 并產生中斷(如果允許)。要驗證數(shù)據(jù)包是否成功發(fā)送， 應讀取ESTAT.TXABRT 位。如果該位置1, 主控制器在查詢發(fā)送狀態(tài)向量的各個字段外， 還應查詢ESTAT.LATECOL 位， 以確定失敗的原因。下面給出寫數(shù)據(jù)包的源代碼：3.3 ENC28J60 接收數(shù)據(jù)包假設接收緩沖器已完成初始化， MAC 已正確配置而且接收過濾器已配置為接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包， 主控制器應該：1.如果需要在接收到數(shù)據(jù)包時產生一個中斷， 就要將EIE.PKTIE 位和EIE.INTIE位置1; 2. 如果需要在由于緩沖空間不足導致數(shù)據(jù)包丟失時產生一個中斷， 就要將EIR.RXERIF 位清零， 并將EIE.RXERIE位和EIE.INTIE 位置1; 3. 通過將ECON1.RXEN 位置1使能接收。在將RXEN 置1 后， 將不能修改雙工模式和接收緩沖器起始和結束指針。此外， 要阻止不期望接收的數(shù)據(jù)包， 在更改接收過濾器配置寄存器(ERXFCON) 和MAC 地址前建議將RXEN 清零。在使能接收后， 沒有過濾掉的數(shù)據(jù)包將寫入循環(huán)接收緩沖器。任何不符合過濾條件的數(shù)據(jù)包將被丟棄， 但主控制器無法識別一個數(shù)據(jù)包已被丟棄。當接收到一個數(shù)據(jù)包并將其完整寫入緩沖器時， EPKTCNT 寄存器將遞增， EIR.PKTIF 位將置1, 并產生一個中斷(如果允許)， 同時硬件寫指針ERXWRPT 自動遞增。

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關于網(wǎng)線的基本知識掃盲，本文教您認識網(wǎng)線、網(wǎng)線的種類，網(wǎng)線的接法，水晶頭的快速制作，以及一些與網(wǎng)線有關的常見問題。一、網(wǎng)線的種類。我們常見的網(wǎng)線有雙絞線、同軸電纜、光纜(光纖)等。接頭通常我們通常叫做水晶頭，接口為RJ45接口，它又有STP和UTP兩種，我們常用的是UTP。首先說到雙絞線，就是我們平常使用的那種一塊錢一米的普通網(wǎng)線，通常雙絞線都是8根線，為了減少信號衰減、以及讓傳輸?shù)木嚯x更遠一些，所以每2根絞在一起，組成了4對，即為雙絞線。這種普通網(wǎng)線的理論最遠的傳輸距離是100-150米。網(wǎng)線的芯的粗細、含銅量，決定了網(wǎng)線的傳輸距離，一般來講，越粗、含銅越高，質量越好。其次雙絞線又分為STP和UTP，STP即“屏蔽雙絞線|，其中有金屬隔膜，可減少信號干擾，但價格較貴，一般幾塊錢一米甚至十幾塊。而UTP呢就是“非屏蔽雙絞線”，也就是沒有這層隔離膜，所以質量遠不如STP，這種線一般也就一塊錢一米。除了雙絞線外，還有更好的同軸電纜，以及目前我們最喜歡的光纖了。同軸電纜，是由一層層的絕緣線包裹著中央銅導體的電纜線。它的特點是抗干擾能力好，傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定，價格也便宜，同樣被廣泛使用，如閉路電視線等。同軸細電纜線一般市場售價幾元一米，不算太貴。同軸電纜用來和BNC頭相連，市場上賣的同軸電纜線一般都是已和BNC頭連接好了的成品，大家可直接選用。光纜，也就是光纖，補充下，很多人念”光千“，正確的是念”光鮮“，我以前也經(jīng)常犯這個錯誤。光纖也就不用我多說了，是目前最理想的傳輸線纜。二、網(wǎng)線的線序現(xiàn)在流傳最廣的，就是100M網(wǎng)線頭的卡法。將網(wǎng)線頭有卡的那一面朝下，有銅片的那一端朝外，從左面開始數(shù)起，分為12345678。橙白、橙、藍白、綠、綠白、藍、棕白、棕。這是百兆的標準線序。三、網(wǎng)線是8根全有用嗎?不是。網(wǎng)絡的傳輸只會用到其中的4根。按著上面說的順序，1、2、3、6，網(wǎng)絡傳輸只使用這4根。也就是說，我們只使用其中的4條線，同樣可以實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)的目的。四、我把網(wǎng)線中的4根用來聯(lián)網(wǎng)，剩下的4根當電話線用，可以不?當然可以。在裝修的時候，建議您先布網(wǎng)線，這樣您可以選擇的余地就大了很多。五、網(wǎng)線可以接頭不?可以。但是不建議。因為這樣會加強一些信號的衰減，會影響傳輸距離。有兩種接頭方法，一種是可以拔插的連接器，如下圖。另一種就是直接像接電線那樣擰在一起即可，不過要注意順序，不能亂接，而且穩(wěn)定性也不高。六、在戶外和室內用的網(wǎng)線上有說法嗎?有的，戶外布線，建議您使用戶外網(wǎng)線，戶外網(wǎng)線在外皮上會有些不同，有的戶外網(wǎng)線，里面還會多一根線，叫做拉筋，用來保持網(wǎng)線遇到強烈的外力的時候，里面的線不會斷。七、終極教程：水晶頭的做法。做水晶頭，首先得有一把壓線鉗，最前端是剝線口，它用來剝開雙絞線外殼。中間是壓制RJ-45頭工具槽，這里可將RJ-45頭與雙絞線合成。離手柄是鋒利的切線刀，此處可以用來切斷雙絞線。網(wǎng)線的做法有兩種標準，568A和568B，文章開頭圖片展示的是568B的線序。標準568A：綠白-1，綠-2，橙白-3，藍-4，藍白-5，橙-6，棕白-7，棕-8。標準568B：橙白-1，橙-2，綠白-3，藍-4，藍白-5，綠-6，棕白-7，棕-8。在整個網(wǎng)絡布線中應用一種布線方式，但兩端都有RJ45端頭的網(wǎng)絡連線無論是采用端接方式A，還是端接方式B，在網(wǎng)絡中都是通用的。實際應用中，大多數(shù)都使用T568B的標準，通常認為該標準對電磁干擾的屏蔽更好。如果是計算機與交換機或HUB相連，則兩頭都做568a，或兩頭都做568b。如果是兩臺計算機互連或ADSL MODEM與HUB連接，則需要一頭做568a，另一頭做568b，也就是常說的1和3，2和6互換了。另外，計算機通訊只使用1，3，2，6這四根線(也就是橙白、橙、綠白、綠，分別對應標準568A及標準568B線序即可)，因此，可以用其他4根作電話線，以節(jié)約布線成本。

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一、 RJ45連接器觸點的端接分類如下。端接方式分為分離式連接和長久性連接：1.分離式連接：有三種方式：彈簧施加的直接接觸壓力、螺釘產生的直接接觸壓力和楔塊產生的接觸壓力。接觸點有摩擦問題。典型端子，如螺釘固定端子和插入式端子；2.長久性連接：有多種方法，如釬焊、銅焊、點焊、導電膠粘接等；通過機械方法實現(xiàn)的長久性電氣連接，如壓接、纏繞、冷焊、鉚接等二、 RJ45連接器觸點端接是一種常見的端接方法1.接焊一般包括導線和觸點的接焊以及觸點和印制板的接焊。通常通過手動和波峰焊連接。其原理是，焊錫“潤濕”其他金屬的表面，并形成一個錫-接焊組合，其中存在各種物理、化學和冶金力和效應的復雜交織。牢固結合的關鍵因素包括控制接焊溫度、控制接焊時間、清潔接焊表面等。如果需要助焊劑和焊料，由于各種不當操作，焊點的微觀結構可能存在隱患；2、壓接：壓接可靠性高，操作方便，速度快，對人員素質要求低，可避免化學污染和熱污染。卷曲有多種形式。圓柱形壓接常用于軍工產品中，可分為可拆卸和可更換或不可拆卸和可更換。要緊的是導線、端子和操作工具之間的正確配合。此外，剝線時不應損壞導線，導線的插入應適當。壓接工具包括手動壓接鉗、自動或半自動壓接機等。3.纏繞是指在張力下纏繞導體，將實心導體纏繞在帶有棱角的圓柱形桿上，使其在棱角處變形，從而使導體與圓柱形桿之間形成氣密接觸面。繞組的技術要求見mil-std-1130。有手動卷繞槍和程控自動卷繞設備。繞組有兩種類型：一種是繞在立柱上的所有導線都是線；其次，根部的一圈是帶絕緣護套的導體。繞組突出的特點是其高可靠性，比接焊高2-3個數(shù)量級，操作簡單，在繞組錯誤或線路改進時易于拔出導線。然而，幾乎所有的電流都流經(jīng)前幾圈導線，這需要繞組空間，僅適用于小截面的單股軟導線，因此其使用受到束縛；4.插入是一種可分離的物理連接方法，即將引腳和總線連接器的終端部分插入多層印制板的金屬化孔中，終端部分的彈性結構與金屬化孔接觸。5.穿刺實際上是針腳和總線連接器的觸點與帶狀電纜之間的壓接。有兩種方式：一種是刺穿絕緣層（周圍導線壓接）；其次，一定要刺穿導線本身形成壓接（刺穿導線壓接）。

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路由器是一種負責尋徑的網(wǎng)絡設備，它在互連網(wǎng)絡中從多條路徑中尋找通訊量最少的一條網(wǎng)絡路徑提供給用戶通信。路由器有兩大典型功能，即數(shù)據(jù)通道功能和控制功能。數(shù)據(jù)通道功能包括轉發(fā)決定、背板轉發(fā)以及輸出鏈路調度等，一般由特定的硬件來完成?？刂乒δ芤话阌密浖韺崿F(xiàn)，包括與相鄰路由器之間的信息交換、系統(tǒng)配置、系統(tǒng)管理等。交換是一個涵義廣泛的詞語，當它被用來描述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡第二層的設備時，實際指的是一個橋接設備。而當它被用來描述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡第三層的設備時，又指的是一個路由設備。即交換機和路由器都可用來交換網(wǎng)絡設備，只是所交換的網(wǎng)絡層次不同。同時交換機和路由器都可以用來上網(wǎng)，都是用來擴展網(wǎng)絡的。傳統(tǒng)的交換機只能分割沖突域，不能分割廣播域；而路由器可以分割廣播域。由交換機連接的網(wǎng)段仍屬于同一個廣播域，廣播數(shù)據(jù)包會在交換機連接的所有網(wǎng)段上傳播，在某些情況會導致通信擁護和安全漏洞。連接到路由器上的網(wǎng)段會被分配成不同的廣播域，廣播數(shù)據(jù)不會穿過路由器。雖然第三層以上交換機具有VLAN功能，也可以分割廣播域，但是各子廣播域之間是不能通信交流的，它們之間的交流仍然需要路由器。路由器提供了防火墻的服務，它僅僅轉發(fā)特定地址的數(shù)據(jù)包，不傳送不支持路由協(xié)議的數(shù)據(jù)包傳送和求知目標網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包的傳送，從而可以防止廣播風暴。