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作者：Chen Yan

隨著近年來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展，智能化信息化進(jìn)程逐步加快，而EtherCAT技術(shù)由于其具有通訊的高性能，硬實時性能，靈活的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，簡單、低成本及充分的開放性，以EtherCAT為代表的工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展勢頭遠(yuǎn)超現(xiàn)場總線，逐漸成為未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的主流應(yīng)用。

EtherCAT是使用100Mbit/s 全雙工的Ethernet通訊。通常由EtherCAT從站控制器（EtherCAT Slave Controller，ESC）和物理層接口PHY實現(xiàn)EtherCAT的應(yīng)用。ESC通常會支持PHY使用MII，RMII和RGMII接口，由于RMII和RGMII接口包含TX FIFO，會增加EtherCAT從站設(shè)備的傳輸延時，同時也會引入抖動，所以一般不建議在EtherCAT應(yīng)用中使用，本文主要討論P(yáng)HY的MII接口的硬件配置。

下圖是ESC和PHY MII之間的連接關(guān)系的示意圖。ESC和PHY之間的時鐘必須保持一致。LINK_STATUS是一個LED輸出信號，用來指示100Mbit/s全雙工的通訊連接狀態(tài)。

圖 1 ESC和MII連接關(guān)系示意圖

下表是使用MII接口的EtherCAT PHY的信號要求以及說明。

DP83822 是一款低功耗單端口10/100Mbps以太網(wǎng)PHY。它提供通過標(biāo)準(zhǔn)雙絞線電纜發(fā)送和接收數(shù)據(jù)或者連接到外部光纖收發(fā)器所需的所有物理層功能。此外，DP83822還可通過標(biāo)準(zhǔn)MII、RMII或RGMII接口靈活地連接到MAC。

DP83822的部分接收路徑功能pin腳可以用bootstrap的方式將PHY配置為特定的工作模式，這些pin腳的電壓值會在上電或者Reset的時候被檢測到，從而完成PHY的配置。DP83822可以通過一個4電平的bootstrap電路來配置，bootstrap pin腳需要增加推薦值的上拉或者下拉電阻來設(shè)置電壓，從而配置為某種特定模式。

下圖是DP83822的bootstrap電路示意圖，一部分bootstrap pin腳內(nèi)置50kΩ的上拉電路，另一部分的bootstrap pin腳內(nèi)置9kΩ的下拉電阻。通過外加上拉電阻RH和下拉電阻RL可將該bootstrap pin配置為特定模式。

下表是DP83822的四電平配置上拉電阻和下拉電阻的推薦值，結(jié)合該bootstrap pin內(nèi)置的上拉或者下拉電阻，可將該pin配置為四種模式中的一種。

下表是應(yīng)用于EtherCAT MII的DP83822的bootstrap配置示例，配置pin29將地址的最低位PHY_AD0配置為0（作為地址位配置的示例）。此外，配置pin27將LED 0和LED 1配置為EtherCAT應(yīng)用要求的功能。其他bootstrap pin保持默認(rèn)值即可。

Pin name / pin number	Default Configuration	Default function	Changed configuration	Changed function
COL/ pin 29	01	FX_EN(0) PHY_AD0(1)	1.9k PD (0 0)	FX_EN(0) PHY_AD0(0)
RX_D0/ pin 30	10	AN_1(1) PHY_AD1(0)
RX_D1 / pin 31	00	EEE disabled PHY_AD2(0)
RX_D2 / pin 32	00	FLD disabled PHY_AD3 (0)
RX_D3 / pin 1	10	AN_EN(1) PHY_AD4(0)
LED_0 / pin 17	x1	AN_0(1)
CRS / pin 27	01	LED_CFG(1) LED speed(0)	13k PU 1.9k PD(10)	LED_CFG(0) LED speed(1)
RX_ER / pin 28	01	RGMII disabled AMDIX enabled
RX_DV / pin 26	00	50MHz input clock disabled RMII disabled

FX_EN AN_EN AN_1 AN_0 0 1 1 1 à Advertised Modes, 100BASE-TX and 10BASE-Te, Half and Full-Duplex

LED_SPEED LED_CFG[0] 1 0 à LED 0(Good link/blink activity) LED 1 (show speed (100Mbps/10Mbps)

PHY address 0 0 0 0 0 à serial management interface address 0

DP83826 能夠提供很低的延遲和低功耗，并支持 10BASE-Te、100BASE-TX 以太網(wǎng)協(xié)議，可以滿足實時工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)中的嚴(yán)格要求。該器件包含兩種可配置模式：使用通用以太網(wǎng)引腳的 BASIC 標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)模式，以及支持標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)模式和多個工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場總線應(yīng)用的ENHANCED以太網(wǎng)模式。由于在BASIC模式下配置EtherCAT應(yīng)用需要通過軟件對寄存器進(jìn)行寫操作，而ENHANCED模式可完全通過bootstrap pin來完成配置，所以下述主要介紹用ENHANCED模式配置EtherCAT。

DP83826的bootstrap電路一共由兩個電平，如下圖所示，一部分bootstrap pin腳內(nèi)置10kΩ的上拉電路，另一部分的bootstrap pin腳內(nèi)置10kΩ的下拉電阻。通過外加2.49kΩ的上拉電阻RHI和下拉電阻RLI可將該bootstrap pin配置為特定模式。

下表是DP83826 bootstrap pin在BASIC和ENHANCED模式下的功能說明，最后一列是配置DP83826為ENHANCED模式下的EtherCAT應(yīng)用。

Strap number/ pin number	Basic Function	Default	Enhanced function	Default	Strap setting
Strap 0 / pin 16	Duplex Mode	1 (Full Duplex)	Auto negotiation	0 (Enable)	0(Enable)
Strap 1 / pin 31	Speed	1(100 M)		0 (Pull down)
Strap 2 / pin 30	Auto negotiation	1(Enable)	PHY_ADD0	0 (pull down)	Define address with pull up
Strap 3 / pin 29	MAC mode	0 (MII mode)	PHY_ADD1	0 (pull down)	Define address with pull up
Strap 4 / pin 28	MAC mode	0 (MII mode)	PHY_ADD2	0 (pull down)	Define address with pull up
Strap 5 / pin 22			RMII mode	0 (master mode)	0 (master mode)
Strap 6 / pin 20	MII Isolate	0 (Disable)	Function on Pin 31	0 (CLKOUT 25 MHz)	1 (LED1)
Strap 7 / pin 13			Fast link-drop	0 (disable)	0 (disable) or 1 (enable)
Strap 7 / pin 13	PHY_ADD0	1 (pull up)	RMII_CRS_DV	0 (standard function)	0 (standard function)
Strap 8 / pin 14	PHY_ADD1	0 (pull down)	MAC mode	0 (MII mode)	0 (MII mode)
Strap 9 / pin 15	PHY_ADD2	0 (pull down)	Auto MDIX	0 (enable)	0 (enable)
Strap 10 / pin 18	MAC mode	0 (MII mode)	Applicable only when auto-MDIX is disabled	0 (MDIX)	0 (MDIX)
	Basic function		Enhanced function
Pin 1	GND		NC(3.3V)		NC(3.3V)

DP83826也可通過軟件修改寄存器的方式配置為EtherCAT應(yīng)用，具體的細(xì)節(jié)可參考下述技術(shù)文章。

https://www.ti.com/lit/an/snla344/snla344.pdf

TI為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)EtherCAT提供了多種解決方案，可以通過簡單的硬件配置完成EtherCAT應(yīng)用。

審核編輯：金巧

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