深入剖析DP83848x：高性能10/100 MB/s以太网收发器的卓越之选

在嵌入式系统的设计中，以太网收发器扮演着至关重要的角色，它直接影响着数据传输的稳定性、速度和可靠性。今天，我们就来深入探讨德州仪器（TI）推出的DP83848x系列以太网收发器，看看它有哪些独特的特性和优势，能为我们的设计带来怎样的便利和提升。

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一、器件概述

DP83848x系列包括DP83848H、DP83848J、DP83848K、DP83848M和DP83848T等型号，是单端口10/100 MB/s以太网收发器，采用低功耗3.3 - V、0.18 - µm CMOS技术，能满足多种应用场景的需求。

1.1 特性亮点

• 先进的技术与接口：采用低功耗技术，降低了系统的整体功耗。支持3.3 - V MAC接口，提供RMII Rev. 1.2接口（可配置）和MII接口，还具备MII串行管理接口（MDC和MDIO），方便与其他设备进行通信和管理。
• 强大的功能支持：具备IEEE 802.3自动协商和并行检测功能，能自动选择最佳的工作模式。集成了IEEE 802.3 ENDEC、10BASE - T收发器和滤波器，以及IEEE 802.3 PCS、100BASE - TX收发器和滤波器，保证了数据传输的准确性和稳定性。此外，还具备自动MDIX功能，消除了布线的复杂性。
• 可靠的性能保障：拥有自适应均衡和基线漂移补偿的物理子层，能在超过137米的距离上实现无差错操作。同时，具备大于4 kV人体模型的ESD保护能力，提供了极高的可靠性和稳健的操作性能。
• 灵活的配置选项：DP83848J/K具备可配置的LED指示灯，用于显示链路和活动状态；DP83848H/M/T则提供25 - MHz时钟输出，减少了额外时钟源组件的需求和成本。

1.2 应用领域

DP83848x适用于多种领域，如外围设备、移动设备、工厂和楼宇自动化以及基站等。其高性能和可靠性使其成为这些领域中网络通信的理想选择。

1.3 详细描述

DP83848x在性能上远超IEEE规范，在Cat - V电缆超过137米的情况下仍能保持卓越的互操作性和行业领先的性能。自动MDIX功能的加入，让布线变得更加简单。同时，其出色的ESD保护能力，确保了在各种应用中都能稳定运行。不同型号还具备不同的特性，如DP83848J/K的LED指示灯和DP83848H/M/T的时钟输出，为设计提供了更多的灵活性。

二、器件对比

不同型号的DP83848x在温度范围上有所差异，以满足不同应用场景的需求。DP83848J/M适用于商业环境（0℃ - 70℃），DP83848K/T适用于工业环境（ - 40℃ - 85℃），而DP83848H则可在极端环境（ - 40℃ - 125℃）下工作。

三、引脚配置与功能

DP83848x的引脚分为多个接口类别，包括串行管理接口、MAC数据接口、时钟接口、LED接口、复位、跳线选项、10/100 Mb/s PMD接口、特殊连接和电源供应引脚等。每个接口都有其特定的功能和作用，下面我们来详细了解一下。

3.1 引脚图与封装引脚分配

引脚图清晰地展示了各个引脚的位置和编号，方便我们进行电路设计。封装引脚分配表则详细列出了每个引脚的名称和功能，让我们对器件的引脚使用有更清晰的认识。

3.2 各接口功能

• 串行管理接口：由MDC和MDIO引脚组成，MDC提供同步时钟，MDIO用于双向管理指令和数据传输。
• MAC数据接口：包含多个信号引脚，如COL、CRS/CRS_DV、RX_CLK等，用于数据的收发和控制。不同的信号在不同的工作模式下有不同的功能，例如在半双工模式下，COL信号用于检测冲突，而在全双工模式下则始终为逻辑0。
• 时钟接口：X1引脚作为主时钟参考输入，可连接外部晶体谐振器或CMOS振荡器。X2引脚在使用晶体谐振器时作为时钟参考输出。
• LED接口：DP83848J/K的LED_LINK和LED_SPEED引脚可用于显示链路和速度状态，增强了系统的可视性。
• 复位：RESET_N引脚为低电平时，可对器件进行复位操作，使内部寄存器恢复到默认状态。
• 跳线选项：通过对一些引脚的配置，可以设置PHY地址、自动协商模式、MII/RMII模式等，为系统设计提供了灵活性。
• 10/100 Mb/s PMD接口：TD - 和TD + 为差分输出引脚，RD - 和RD + 为差分输入引脚，在自动MDIX模式下可互换使用。
• 特殊连接：RBIAS引脚需连接一个4.87 - kΩ 1%的电阻到GND，PFBOUT引脚需连接并行电容，并与PFBIN1和PFBIN2引脚相连。
• 电源供应引脚：包括IOVDD33、IOGND、DGND、AVDD33和AGND等，为器件提供稳定的电源供应。

四、规格参数

4.1 绝对最大额定值

DP83848x的绝对最大额定值规定了其在正常工作时所允许的最大电压、温度等参数范围。例如，电源电压范围为 - 0.5 - 4.2 V，最大结温为150℃等。在设计电路时，我们必须严格遵守这些参数，以确保器件的安全和可靠性。

4.2 ESD额定值

具备大于4000 V人体模型（HBM）和1000 V带电设备模型（CDM）的ESD保护能力，有效防止了静电对器件的损害，提高了系统的稳定性。

4.3 推荐工作条件

在不同的应用场景下，DP83848x有不同的推荐工作条件。例如，电源电压推荐为3.3 V ± 0.3 V，不同型号的环境温度范围也有所不同。在设计时，我们应根据实际情况选择合适的工作条件，以确保器件的最佳性能。

4.4 热信息

热信息表提供了器件的热阻等参数，如结到环境的热阻为31.7 °/W等。这些参数对于散热设计非常重要，能帮助我们选择合适的散热方式和散热器件，确保器件在正常工作温度范围内运行。

4.5 DC和AC规格

DC规格规定了输入输出电压、电流等参数的范围，如输入高电压为2 V等。AC定时要求则规定了各种信号的时序参数，如电源上电稳定时间、复位稳定时间等。这些参数对于确保数据的正确传输和系统的稳定性至关重要。

五、详细描述

5.1 概述

DP83848x是一款10/100 Mbps以太网收发器，具有扩展的温度范围（ - 40℃ - 105℃），适用于汽车、运输和工业等对温度要求较高的应用场景。其3.3 - V工作电压和小于270 - mW的典型功耗，使其成为低功耗应用的理想选择。

5.2 功能框图

功能框图清晰地展示了DP83848x的内部结构和各个模块之间的连接关系，帮助我们更好地理解器件的工作原理。

5.3 特性描述

• 自动协商：通过快速链路脉冲（FLP）突发信号，实现两端设备之间的配置信息交换，自动选择最佳的工作模式。可以通过引脚控制或寄存器控制来设置自动协商的模式。
• 自动MDIX：默认启用，可通过跳线或寄存器配置。该功能利用自动协商确定数据传输和接收的配置，并选择合适的MDI对进行操作。
• LED接口：DP83848J/K的LED引脚可用于显示链路和速度状态，通过不同的模式配置，可以实现不同的显示效果。
• 内部环回：通过设置基本模式控制寄存器（BMCR）的相应位，可以启用内部环回模式，用于系统诊断。
• BIST：内置自测试（BIST）电路，可用于测试收发数据路径的完整性。用户可以选择不同的伪随机序列进行测试。
• 能量检测模式：启用能量检测模式后，当线路无活动时，器件将进入低功耗模式，当检测到线路活动时，将进入正常上电序列。

5.4 器件功能模式

支持MII和RMII两种工作模式，可通过跳线选项或寄存器控制进行选择。在这两种模式下，IEEE 802.3串行管理接口均可用于设备配置和状态获取。

5.5 编程

详细介绍了100BASE - TX发射器、100BASE - TX接收器和10BASE - T收发器模块的工作原理和编程方法。例如，100BASE - TX发射器将同步4位半字节数据转换为加扰的MLT - 3 125 Mb/s串行数据流，而100BASE - TX接收器则将接收到的串行数据流转换为同步4位半字节数据。

5.6 内存

DP83848x拥有多个寄存器，用于控制和监测器件的各种功能。每个寄存器都有其特定的功能和位定义，如基本模式控制寄存器（BMCR）用于控制复位、环回、速度选择等功能，基本模式状态寄存器（BMSR）用于显示自动协商完成状态、链路状态等信息。

六、应用、实现与布局

6.1 应用信息

DP83848x作为物理层以太网收发器，典型工作电压为3.3 V，功耗小于270 mW。在进行以太网应用设计时，需要满足一定的要求，如输入输出电压、时钟输入等。

6.2 典型应用

典型应用原理图展示了DP83848x与其他器件的连接方式，为我们的设计提供了参考。在设计过程中，还需要考虑TPI网络电路、时钟输入、电源反馈电路和磁学元件等方面的要求。

6.3 布局

布局是影响器件性能的重要因素之一。在布局时，应遵循一些准则，如避免信号迹线的交叉和过孔、保持差分信号对的长度匹配、避免信号迹线跨越平面分割等。同时，推荐使用至少4层的PCB来实现PHYTER组件，以满足信号完整性和性能要求。

6.4 电源供应建议

为了确保器件的稳定工作，电源供应引脚应使用低阻抗的0.1 - μF表面贴装电容进行旁路。同时，在PCB上应设置至少一个实心接地平面和一个实心VDD平面，以提供低阻抗的电源和返回路径。

七、器件与文档支持

7.1 文档支持

提供了相关的文档，如AN - 1405 DP83848单10/100 Mb/s以太网收发器简化媒体独立接口（RMII）模式应用报告等，为我们的设计提供了详细的参考和指导。

7.2 相关链接

列出了快速访问链接，包括技术文档、支持和社区资源、工具和软件等，方便我们获取更多的信息和资源。

7.3 静电放电注意事项

由于该集成电路容易受到ESD的损害，在处理和安装时应采取适当的预防措施，以避免器件损坏。

7.4 术语表

术语表对文档中涉及的术语、首字母缩写词和定义进行了解释，帮助我们更好地理解文档内容。

八、机械封装与可订购信息

详细介绍了DP83848x的机械封装信息，包括封装类型、引脚数量、尺寸等。同时，还提供了可订购的部件编号、工作温度范围、包装数量等信息，方便我们进行采购和使用。

综上所述，DP83848x系列以太网收发器以其高性能、低功耗、高可靠性和灵活的配置选项，成为了嵌入式系统中以太网通信的理想选择。在设计过程中，我们应充分了解其特性和参数，遵循相关的设计准则，以确保系统的稳定性和性能。你在使用DP83848x或其他以太网收发器时，遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。