探索NXP SJA1110多千兆安全评估板：设计与应用指南

在汽车以太网应用的快速发展中，评估板作为重要的开发与测试工具发挥着关键作用。今天，我们就来深入了解NXP的SJA1110多千兆安全评估板（SJA1110 - MGS - EVM），探讨它的特性、使用方法以及相关技术要点。

文件下载：NXP Semiconductors SJA1110-MGS-EVM 评估板.pdf

1. 评估板概述

1.1 用途与定位

SJA1110 - MGS - EVM专为工程开发与评估而设计，并非参考设计，不能代表特定应用的最终设计推荐。它是一款紧凑且经济高效的多千兆安全评估板，非常适合汽车以太网用例。该评估板由SJA1110交换机以及TJA1121和TJA1104 PHY组成，能在两个PHY上展示MACsec安全功能，并借助基于实时驱动（RTDs）的集成软件示例实现快速原型设计。不过需要注意的是，此评估板不适用于内部和外部PHY的PMA测试，因为进行这些测量所需的信号在SMA连接器上无法获取。

1.2 资源获取

NXP在其官网（nxp.com）为评估板和受支持的设备提供了在线资源。SJA1110 - MGS - EVM的信息页面为http://www.nxp.com/SJA1110 - MGS - EVM ，在该页面可以获取评估板的概述信息、产品细节、文档、软件和工具等内容。

2. 准备工作

2.1 套件内容

使用SJA1110 - MGS - EVM需要准备以下物品：

• 已组装并测试好的SJA1110 - MGS - EVM评估板，装在防静电袋中。
• 带有MATEnet连接器的双绞线电缆。
• 快速入门指南。

2.2 其他硬件与软件

还需要一台安装了相关软件的Windows PC工作站。

3. 硬件详解

3.1 外观与尺寸

评估板的尺寸为105 mm x 118 mm，其顶部视图展示了各个组件的布局。

3.2 主要特性

• 安全变体：采用SJA1110D安全变体。
• 电源供应：基于VR5510 PMIC，使用单12伏输入。
• 以太网端口：具备多种不同规格的以太网端口，包括3个100BASE - T1（SJA1110内部PHY）、1个使用TJA1104B汽车以太网PHY的100BASE - T1以太网端口、2个使用TJA1121A/B汽车以太网PHY的1000BASE - T1以太网端口、1个SFP + 笼以及1个使用TJA1230汽车以太网PHY的2.5G以太网端口（在版本1.0的评估板上不可用）。
• 其他接口：设有JTAG连接器以访问SJA1110的ARM核心，多个由硬件和软件控制的LED用于显示有用信息，多个DIP开关可用于更改特定设置，还有用于SPI访问的USB - C连接器。

3.3 框图与组件布局

评估板的框图展示了其内部结构和信号流程。同时，评估板上的主要组件和端口在相关图示中进行了标注，跳线和DIP开关的位置和功能也有详细说明。

3.3.1 跳线功能

跳线	功能
J3	调试头（见4.9节）
J4	调试头（见4.9节）
J58	12V电源供应
J61	TJA1121B PHY角色
J64	TJA1121A PHY角色
J65	TJA1104B引脚绑定选项
J66	TJA1104B引脚绑定选项
J73	VDDA18_OTP_IN供应
J76	启用软复位N
J77	启用硬复位N

3.3.2 DIP开关功能

DIP开关	信号	注释
SW2.1	SW1_PHY_AUTO_MODE	内部PHY的自主模式，0 = 自主模式，1 = 管理模式
SW2.2	SW1_PHY_AUTO_POL_DET	内部PHY的极性检测，0 = 极性检测启用，1 = 极性检测禁用
SW2.3	SW1_PHY_M_S5	内部PHY在端口5至7的领导者/跟随者设置
SW2.4	SW1_PHY_M_S6	内部PHY在端口5至7的领导者/跟随者设置，0 = 领导者
SW2.5	SW1_PHY_M_S7	内部PHY在端口5至7的领导者/跟随者设置，1 = 跟随者
SW2.6	SW1_BOOT_OPTION0	SJA1110启动选项选择器
SW2.7	SW1_BOOT_OPTION1	SJA1110启动选项选择器
SW2.8	n.c.	未使用

3.4 PHY相关信息

3.4.1 SMI地址

板载PHY（内部和外部）的SMI地址如下表所示，为防止误配置，SMI地址只能通过焊接更改，不能通过DIP开关更改。	设备	SMI地址
TJA1121B	1
TJA1121A	2
TJA1104B	3
未使用	4
内部100BASE - T1 P5	5
内部100BASE - T1 P6	6
内部100BASE - T1 P7	7

3.4.2 PHY配置

TJA1121B、TJA1121A和TJA1104B均通过引脚绑定自动配置。引脚绑定的更改只有在完成复位后才会生效，可以通过按下HRES按钮或上电复位来触发。不同PHY的引脚绑定控制着PHY角色（领导者/跟随者）、自主模式等设置。

3.5 电源供应

评估板的电源供应围绕VR5510 PMIC构建，以展示与S32G项目的协同效应。它由单12 V输入供电，建议使用能够提供至少1 A电流的适配器，电源连接器为标准DC插头的桶形连接器，通过跳线（J58）连接到PMIC。输入保护包括极性保护（串联肖特基二极管）、自恢复PTC和EMC滤波器。

3.6 接口

3.6.1 SMI接口

所有外部PHY都连接到SJA1110上的SMI_OUT_MDIO和SMI_OUT_MDC引脚，这样交换机可以对外部PHY进行寄存器级访问，用于高级配置或获取状态信息。

3.6.2 SPI接口

SJA1110上的SPI_PER接口可通过引脚头J3使用，允许其他设备连接到该接口，SJA1110可作为SPI主设备。常见的应用场景是级联交换机架构，其中一个交换机通过SPI将配置加载到另一个交换机。

3.7 GPIO扩展器

PCAL9722是一个22位通用I/O扩展器，通过SPI接口为许多微控制器系列提供远程I/O扩展，用于扩展SJA1110上的16个I/O引脚。相关信号连接情况如下表所示：	端口扩展器引脚	信号	备注
P0_0	RESET_TJA1104B
P0_1	RESET_TJA1121A
P0_2	RESET_TJA1121B
P0_3	RESET_TJA1230	预留供未来使用
P0_4	GPIO1_J4	连接到引脚头J4
P0_5	GPIO2_J4	连接到引脚头J4
P0_6	GPIO3_J4	连接到引脚头J4
P0_7	GPIO4_J4	连接到引脚头J4
P1_0	SW1_P1_LED	交换机xMIl端口1的链路LED
P1_1	SW1_P2_LED	交换机xMIl端口2的链路LED
P1_2	SW1_P3_LED	交换机xMIl端口3的链路LED
P1_3	SW1_P4_LED	交换机xMIl端口4的链路LED
P1_4	SW1_P5_LED	交换机端口5的链路LED
P1_5	SW1_P6_LED	交换机端口6的链路LED
P1_6	SW1_P7_LED	交换机端口7的链路LED

3.8 调试头

评估板上提供了两个调试头（J3和J4），可提供以下信号组：

• I2C总线
• SMI接口（MDC，MDIO）
• SPI主接口（SPI_PER）
• TC10相关信号（WAKE_IN_OUT，LOC_WAKE_IN，INH）
• 来自GPIO扩展器的4个GPIO
• PTP相关引脚（DEVICE_SYNC，PTP_CLK）
• 交换机状态引脚（ERR_N，DEVICE_CFG_N）
• 复位线（SOFT_RESET_N，HARD_RESET_N）

4. 版本历史

该文档的初始版本（UM12269v.1.0）于2025年4月28日发布。

5. 法律信息

文档中包含了重要的法律信息，如定义、免责声明、更改权利、应用说明、商业销售条款、出口控制、HTML出版物、翻译、安全等方面的内容。在使用评估板和相关文档时，需要仔细阅读并遵守这些法律规定。

NXP的SJA1110 - MGS - EVM评估板为汽车以太网应用的开发提供了一个强大的平台。通过对其硬件特性、使用方法和相关技术的了解，电子工程师可以更好地利用该评估板进行产品开发和测试。大家在实际使用过程中有没有遇到什么问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。