3G/4G无线路由器方案之网卡硬件设计
网卡工作在OSI的最后两层，物理层（PHY）和数据链路层（MAC）。DM9161A是一个物理层单芯片（APHY），通过MII接口连接MAC层。AT91SAM9260内嵌MAC控制器，支持10/100Mbps，兼容IEEE 802.3标准协议。原理图所下图所示：
图1.6 DM9161A原理图
AT91SAM9260内嵌的MII接口关键信号如下图所示：
图1.7 MII接口信号表
AT91SAM9260支持两种网络接口：MII和RMII。本设计中网络晶振50MHz，通过RMII接口连接PHY和MAC层，工作速率可达100Mb/s。RMII是简化的MII接口，在数据收发上比MII接口少了一倍的信号线，减小了电路的复杂性。如下图所示：
图1.8 MII和RMII信号比较表
除了RMII接口外，根据DM9161A数据手册，还需注意以下几点：
（1）RMII选择
COL（Pin36）是多功能引脚，可使能RMII。当网卡芯片复位时，高电平使能RMI。当采用RMII接口时，需上拉COL。
（2）LED模式选择LEDMODE
低电平时为双LED模式，高电平时为普通LED模式。根据电路中实际采用的二极管种类上拉或下拉该信号。
（3）LED接口
LED0/OP0、LED1/OP1、LED2/OP2是多功能引脚，上电时可锁定输入电平，以此决定网卡工作模式。如下表所示：
|
OP2 |
OP1 |
OP2 |
Function |
|
0 |
0 |
0 |
Dual Speed 100/10 HDX |
|
0 |
0 |
1 |
Reserved |
|
0 |
1 |
0 |
Reserved |
|
0 |
1 |
1 |
Manually Select 10TX HDX |
|
1 |
0 |
0 |
Manually Select 10TX FDX |
|
1 |
0 |
1 |
Manually Select 100TX HDX |
|
1 |
1 |
0 |
Manually Select 100TX FDX |
|
1 |
1 |
1 |
Auto-negotiation Enables All Capabilities |
表1.1 多功能引脚功能表
本设计中LED相关电路如下图所示：
图1.9 LED电路图
实测中，网卡上电时，三引脚均为高电平，所有功能均开启并自动协商使能。
除工作模式选择功能外，其还具有状态指示功能：
- LED0：有效状态指示网卡处于全双工模式。
- LED1：有效状态指示网卡处于100Mbps模式。
- LED2：有效状态指示网卡连接正常，当有数据收发时该信号电平高低变化。
注：网卡芯片复位时，若LED信号被锁定为高电平，则LED的有效电平为低电平：反之，则LED的有效电平为高电平。本设计中LED有效电平均为低电平。
（4）电缆或网络连接状态指示CABLESTS/LINKSTS
网卡芯片复位时，若该信号被锁定为低电平，则该信号指示电缆连接状态，高电平连接正常。网卡芯片复位时，若信号被锁定为高电平，则该信号指示网络连接状态，低电平连接正常。
本设计中该信号未引出。
（5）动态交叉控制DISMDIX
网线连接类型有两种：直连（MDI）和交叉连接（MDIX），该信号为低电平时，直连交叉自动选择，高电平时关闭自动选择模式。
（6）带隙电压参考电阻
在BGRES和BGRESG间需加6.8K（1%）精密电阻。
（7）物理层接口TX+、TX-、RX+、RX-
物理层接口为两对差分信号，用于收发数据，通过一个隔离变压器连接到RJ45端口。如下图所示：
图1.10 物理层接口原理图