ADIN2111集成10BASE-T1L PHY的低复杂度、2端口以太网交换机技术手册

概述
ADIN2111是一款低功耗、低复杂度、双以太网端口交换机，它集成了10BASE-T1L PHY和一个串行外设接口(SPI)端口。该器件使用低功率受限节点，面向工业以太网应用且符合IEEE^®^ 802.3cg-2019 ^™^ 以太网标准，适用于长距离10 Mbps单对以太网(SPE)。该交换机（直通或存储并转发）支持两个以太网端口和SPI主机端口之间的多种布线配置，为线形、菊花链或环形网络拓扑提供灵活的解决方案。
数据表：*附件：ADIN2111集成10BASE-T1L PHY的低复杂度、2端口以太网交换机技术手册.pdf

ADIN2111支持高达1700米的电缆延伸范围，具有77 mW的超低功耗。两个PHY内核支持IEEE 802.3cg标准中定义的1.0 V p-p工作模式和2.4 V p-p工作模式，可采用1.8 V或3.3 V单电源轨供电。ADIN2111可用于非托管配置，在此配置下，器件可自动转发两个以太网端口之间的流量。

该器件集成了交换机、两个具有介质访问控制(MAC)接口的以太网物理层(PHY)内核以及所有相关的模拟电路、输入和输出时钟缓冲器件。该器件还包括内部缓冲队列、SPI和子系统寄存器，以及用来管理复位和时钟控制及硬件引脚配置的控制逻辑。

ADIN2111集成电压电源监控电路和上电复位(POR)电路，可提高系统级鲁棒性。用于与主机通信的4线式SPI可配置为OPEN Alliance SPI或通用SPI。两种模式均支持可选数据保护或循环冗余校验(CRC)。

应用

• 楼宇自动化和消防安全
• 工厂自动化
• 状态监控和机器连接

特性

• 符合10BASE-T1L IEEE标准802.3cg-2019
• 电缆长度可达1700 m
• 带SPI的集成交换机
  • 支持开放联盟10BASE-T1x MACPHY SPI
  • 端口和主机之间的帧转发规则
  • 16个MAC地址过滤器
  • 具有28 kB缓冲区的高优先级和低优先级队列
  • 直通或存储转发操作
  • IEEE 1588时间戳支持
  • 统计计数器
• 低功耗：77 mW（双电源，1.0 V p-p）
• 支持1.0 V p-p和2.4 V p-p传输电平
• 2针MDI（接收、发送）
• 内部终端电阻器
• 自动协商功能
• 诊断
  • TDR电缆故障检测
  • 具有MSE的链路质量指示器
  • 链路诊断和IEEE测试模式
• 25 MHz晶体或外部时钟输入
• 1.8 V或3.3 V操作的单电源或双电源
• 电磁兼容性（EMC）测试标准
  • IEC 61000-4-4电气快速瞬变（±4 kV）
  • IEC 61000-4-2 ESD（±4 kV接触放电）
  • IEC 61000-4-2 ESD（±8 kV空气放电）
  • IEC 61000-4-6传导抗扰度（10 V/m）
  • IEC 61000-4-5浪涌（±4 kV）
  • IEC 61000-4-3辐射抗扰度（A类）
  • EN55032辐射发射（B级）
• 小封装：48引线，7 mm×7 mm LFCSP
• 温度范围
  • 工业温度：-40°C至+85°C
  • 延长温度：-40°C至+105°C

框图

时序特征

引脚配置描述

典型性能特征

片上诊断

帧生成器和校验链路测试

使用两个ADIN2111器件时，用户可以配置一个便捷的、独立的物理层（PHY）到PHY连接的验证设置。图14展示了这两个器件的配置方式。

一根外部电缆连接两个器件，其中PHY 1使用帧生成器生成帧。PHY 2的MAC接口通过启用MAC接口远程环回，将帧环回（使用MAC_IF_REM_LB_EN配置寄存器）。

以下是两个PHY用于远程环回的自检序列：

1. ADIN2111 - PHY 2的帧生成器通过10BASE - T1L单对电缆发送帧。
2. ADIN2111 - PHY 2在介质相关接口（MDI）引脚上接收帧。
3. ADIN2111 - PHY 1的MAC接口将帧环回。
4. ADIN2111 - PHY 1将环回的帧通过10BASE - T1L单对电缆发送出去。
5. ADIN2111 - PHY 2接收ADIN2111 - PHY 1发送的（环回的）帧。
6. ADIN2111 - PHY 2的帧校验器检查接收到的帧。
7. 
   链路质量监测

ADIN1100、ADIN1110和ADIN2111提供接收信号的均方误差（MSE）测量值，该值与PHY接收器所感知的信噪比（SNR）直接相关。MSE可作为信号质量指标（SQI），用于评估10BASE - T1L链路/通道的整体质量。

链路质量可能受电缆长度、电缆特性（如插入损耗和回波损耗）、电缆屏蔽状态、电缆段之间可能的互连数量和质量，以及设备所处环境中的噪声水平等因素影响。因此，链路质量可在设备设计、系统安装时以及系统使用寿命期间提供有用信息。

信噪比与误码率

通信信道的信噪比（SNR）和误码率（BER）之间存在统计关系。图16展示了白噪声信噪比与10BASE - T1L误码率之间的关系。

（此处因无法准确还原图片内容，文字描述：图中是一个坐标图，横轴为信噪比（SNR，单位dB），纵轴为误码率（BER），图中曲线展示了两者之间的统计关系。 ）

IEEE 802.3cg - 2019标准要求在存在相关噪声的情况下，10BASE - T1L的误码率≤10⁻⁹ 。举例来说，误码率为10⁻⁹意味着在连续的10Mbps数据传输中，每100秒出现1比特错误，这对应于10BASE - T1L PHY上约20.0dB的信噪比，如图16所示。