Microchip Technology LAN8650和LAN8651工业级单对以太网交换机结合了媒体访问控制器 (MAC) 和以太网PHY。这种组合使得低成本微控制器（包括没有板载MAC的微控制器）能够访问10BASE-T1S网络。LAN8650和LAN8651的通用标准串行外设接口 (SPI) 支持连接几乎任何微控制器，以传输以太网数据包，LAN8650和LAN8651控制/状态命令通过单个串行接口执行。SPI仅需四个引脚即可实现更直观的硬件接口，与MII或RMII相比所需引脚数更少。

数据手册：*附件：Microchip Technology LAN8650和LAN8651单对以太网交换机数据手册.pdf

以太网数据包根据OPEN Alliance 10BASE-T1x MAC-PHY串行接口规范，通过串行接口进行分段和传输。串行接口协议可在基站控制器和LAN8650和LAN8651之间同时传输发射数据包和接收数据包。数据包通常存储在Microchip Technology LAN8650和LAN8651中，然后转发到基站微控制器或网络。或者，数据包也可以在切割模式下传输，用于需要降低延迟的应用。

LAN8650和LAN8651器件配有时间敏感网络 (TSN) 支持，可在庞大的以太网网络上同步计时。该时间同步对于诸多汽车应用至关重要，例如高级驾驶辅助系统 (ADAS)。

LAN8650和LAN8651符合AEC-Q100 1级认证标准，可在恶劣环境（包括−40ºC至+125ºC扩展工作温度范围）下提高稳健性。此外，LAN8650和LAN8651支持功能安全，设计用于ISO 26262应用。

特性

• 高性能10BASE-T1S单对以太网PHY
  • 设计为IEEE标准。802.3cg™-2019
  • 通过单个平衡对导线传输10Mbit/s
    • 半双工点对点链路断，至少15米
    • 半双工多压降混合段，最长25米，至少8个PHY，降低布线和交换机端口的成本
• 集成媒体访问控制器 (MAC)
  • 可选帧过滤，以限制输入数据包
• 行业标准串行外设接口 (SPI)
  • 设计符合开放联盟10BASE-T1x MAC-PHY串行接口规范V1.1
  • 支持高达25MHz的时钟速率
• 物理层防撞 (PLCA)
  • 通过避免物理层上碰撞来实现高带宽利用率
  • 突发模式，用于传输多个数据包，用于高数据包速率延迟敏感型应用
• 载波检测多个访问/碰撞检测 (CSMA/CD) 介质访问控制
• 通过时间戳帧进出支持时间敏感网络
• EtherGREEN™能效
  • 低功耗10BASE-T1S PHY运行
  • 超低功耗睡眠模式
  • 由MDI活动或本地WAKE_IN触发的唤醒
  • WAKE_OUT脉冲声明
  • INH输出，用于ECU电源的启用/禁用
• 过热和欠压保护
• 全面支持状态中断
• 增强的电磁兼容性/电磁干扰 (EMC/EMI) 性能
  • 低射频排放
  • 耐受注入电流和网络电缆对地或电池短路
  • 简单、低成本的模拟前端
• 3.3V单电源，集成1.8V稳压器 (LAN8651)
• 小尺寸32引脚 (5mm x 5mm) VQFN封装，带可湿性侧翼
• 扩展温度范围：-40°C至+125°C

应用示例

方框图

基于Microchip LAN8650/1的10BASE-T1S以太网控制器技术解析

一、产品概述

Microchip Technology推出的LAN8650/1系列是集成10BASE-T1S MAC-PHY的单对以太网控制器，专为工业物联网和汽车应用设计。这款32引脚器件将物理层收发器(PHY)、媒体访问控制器(MAC)和标准SPI接口集成于单一芯片，使低成本微控制器能够通过简单双绞线实现标准网络通信。

‌关键特性‌：

• 符合IEEE 802.3cg-2019标准的10BASE-T1S PHY
• 支持半双工多点拓扑(最多8节点)和点对点连接
• 集成MAC控制器，支持标准SPI接口(最高25MHz时钟)
• 内置PLCA(物理层冲突避免)和CSMA/CD介质访问控制
• 超低功耗设计，睡眠模式功耗<150μW
• 工作温度范围-40°C至+125°C

二、技术架构详解

1. 系统架构

LAN8650/1采用三层架构设计：

• ‌PHY层‌：实现10Mbps单对以太网物理层，支持15米点对点和25米多点连接
• ‌MAC层‌：处理IEEE 802.3帧格式，包含地址过滤和统计计数器
• ‌SPI接口层‌：遵循OPEN Alliance TC6规范，支持数据和控制传输

2. 核心技术创新

‌PLCA技术‌：
通过物理层冲突避免机制，LAN8650/1在多点网络中可实现：

• 确定性时延传输
• 高达90%的带宽利用率
• 支持突发模式传输(通过PLCA_BURST寄存器配置)

‌低功耗设计‌：

• 三种电源管理模式：运行(130mW)、待机、深度睡眠(<150μW)
• 支持MDI(介质相关接口)和WAKE_IN引脚唤醒
• INH引脚控制外部电源时序

‌时间敏感网络‌：

• 硬件时间戳单元(TSU)支持IEEE 802.1AS
• 32/64位时间戳格式可选
• 纳秒级精度(30位纳秒计数器)

三、性能参数分析

电气特性

参数	条件	最小值	典型值	最大值
供电电流(运行)	LAN8650	-	-	25mA
睡眠模式电流	VDDAU供电	-	55μA	-
SPI时钟频率	-	-	-	25MHz
差分输出电压	测试电路如图9-4	0.8V	1.0V	1.2V

机械特性

• 32-VQFN封装(5x5mm)
• 带可焊侧翼的湿润型引脚
• 热阻ΘJA=43°C/W

四、开发资源推荐

1. ‌参考设计‌：

• AN1718应用笔记提供完整原理图和PCB布局指南
• 数据手册第8章包含典型连接图(图8-2至8-8)

2. ‌配置工具‌：

• 通过OA_CONFIG0寄存器设置数据块大小(32/64字节)
• 使用PLCA_CTRL0寄存器启用冲突避免
• SLPCTL0寄存器配置睡眠参数

3. ‌调试技巧‌：

• 监控STS2寄存器的UV33位检测电源故障
• 通过PLCA_STS寄存器验证网络同步状态
• 使用TTSCx寄存器捕获时间戳分析网络时延