LAN9253 是一款带双集成以太网 PHY 的 2/3 端口 EtherCAT 从设备控制器每个 PHY 均包含支持 100Mbps100BASE-TX操作的全双工收发器。该器件支持 HP 自动交叉侦测Auto-MDIX可使用直连或交叉以太网电缆同时兼容 EtherCAT P 标准并支持信号质量指数Signal Quality IndexPHY 诊断功能。LAN9253 的 EtherCAT 从设备控制器配备 8KB 双端口内存DPRAM和 8 个现场总线内存管理单元FMMU每个 FMMU 负责将逻辑地址映射至物理地址。控制器还集成 8 个同步管理器用于实现 EtherCAT 主设备与本地应用之间的数据交换每个同步管理器的工作方向和模式由主设备配置支持两种操作模式缓冲模式buffered mode和邮箱模式mailbox mode缓冲模式下本地微控制器与 EtherCAT 主设备可同时写入数据器件内缓冲器始终存储最新数据若新数据在旧数据读取前到达旧数据将被丢弃。邮箱模式下本地微控制器与主设备通过握手信号访问缓冲器确保数据不丢失。LAN9253 支持 EtherCAT 直接映射模式direct mapping mode将 EtherCAT 寄存器嵌入基地址空间省去命令 / 数据访问结构提升小数据块传输速度。器件集成丰富的电源管理与唤醒功能可进入低功耗模式并通过多种方式触发外部唤醒信号IRQ 或 PME包括 “魔术包Magic Packet”“局域网唤醒WoL”“广播唤醒”“精确目的地址唤醒”“链路状态变化” 等。该信号适用于通过远程以太网唤醒事件触发系统上电器件可通过主机处理器命令或唤醒事件退出低功耗状态。LAN9253 内置 I2C EEPROM 控制器支持连接外部 EEPROM 存储静态数据内部 EEPROM 加载器在复位时自动将配置参数从 EEPROM 载入器件还提供 EEPROM 仿真功能需额外软件支持适用于无 EEPROM 场景。对于无微控制器的简单数字模块器件可工作在数字 I/O 模式通过 EtherCAT 主设备控制或监控 16 路数字信号。为支持星形或树形网络拓扑LAN9253 可配置为 3 端口客户端提供额外 MII 端口。该端口可连接外部 PHY在现有菊花链中形成分支或另一 LAN9253 器件构成 4 端口解决方案且可配置为上行作为端口 0或下行作为端口 2方向。LED 支持包括标准运行指示灯RUN和每个端口的链路 / 活动指示灯LINK/Activity通过配置可启用错误指示灯ERR和状态运行指示灯STATE_RUN。器件内置 64 位分布式时钟实现高精度同步并提供数据采集本地时序的准确信息支持单 3.3V 电源供电集成 3.3V 至 1.2V 线性稳压器也可禁用内部稳压器使用外部高效稳压器降低系统功耗提供商业级、工业级和扩展工业级温度范围产品。注扩展温度范围105℃仅在使用外部稳压器必须禁用内部稳压器和 2.5V典型值以太网磁隔离器时支持。2.1 系统框图与内部框图图 2-1系统框图SYSTEM BLOCK DIAGRAM图 2-2内部框图INTERNAL BLOCK DIAGRAM2.2 工作模式Modes of OperationLAN9253 可工作在三种模式微控制器模式Microcontroller Mode、扩展模式Expansion Mode和数字 I/O 模式Digital I/O Mode2.2.1 微控制器模式Microcontroller Mode该模式下LAN9253 通过类 SRAM 客户端接口与微控制器通信简洁且功能丰富的主机总线接口HBI可无缝连接大多数常见 8/16 位微处理器 / 微控制器及带有 8/16 位外部总线的 32 位微处理器。集成主机总线接口HBI支持 8/16 位操作兼容大端、小端和混合端序两个过程数据 RAM FIFO 将 HBI 与 EtherCAT 从设备控制器连接便于主机 CPU 与 EtherCAT 从设备之间的过程数据传输可配置的主机中断引脚允许器件向主机 CPU 通知内部中断。提供两种用户可选的微控制器模式主机总线接口HBI方案索引寄存器访问Indexed register access提供三个索引 / 数据寄存器组每组均支持独立的字节 / 字到双字转换。访问内部寄存器时需先写入三个索引寄存器之一再读取或写入对应的数据流寄存器。三个索引 / 数据寄存器组支持最多 3 个独立驱动线程无访问冲突每个线程可写入其分配的索引寄存器无需担心被其他线程覆盖。同一 32 位索引 / 数据寄存器需两个 16 位周期或四个 8 位周期访问且这些访问可交错进行过程数据 FIFO 支持非索引读写访问提供独立的字节 / 字到双字转换可与索引 / 数据寄存器交错访问。多路复用地址 / 数据总线Multiplexed address/data bus提供多路复用地址和数据总线支持单相位和双相位地址模式。地址通过地址选通信号加载随后通过读 / 写选通信号进行数据访问。同一 32 位双字需两个连续 16 位数据周期或四个连续 8 位数据周期访问这些访问必须连续进行不可交错访问其他寄存器。此外器件可通过 SPI/SQI 访问同时提供最多 16 路通用输入 / 输出接口SPI/SQI四线 SPI客户端控制器提供低引脚数同步客户端接口便于器件与主机系统通信支持单寄存器和多寄存器读写命令支持递增、递减和静态寻址支持单 / 双 / 四线位宽时钟速率高达 80MHz。2.2.2 扩展模式Expansion Mode当器件工作在 SPI/SQI 模式时可启用第三个网络端口以提供额外 MII 端口该端口可连接外部 PHY支持星形或树形网络拓扑或另一 LAN9253 器件构成四端口解决方案并可配置为上行或下行方向。2.2.3 数字 I/O 模式Digital I/O Mode对于无微控制器的简单数字模块LAN9253 可工作在数字 I/O 模式通过 EtherCAT 主设备控制或监控 16 路数字信号同时提供最多 7 路控制信号。图 2-3工作模式系统概览