探索Fast 100 Mbps Ethernet PICtail™ Plus Daughter Board：功能、连接与配置全解析

在当今高速发展的电子领域，以太网通信的稳定性和高效性至关重要。Fast 100 Mbps Ethernet PICtail™ Plus Daughter Board（AC164132）作为一款专业的以太网演示板，为评估Microchip Technology的ENC424J600和ENC624J600独立10/100以太网控制器提供了理想的平台。下面，我们将深入了解这款开发板的特点、使用方法、跳线配置以及信号接口等方面的内容。

文件下载：AC164132.pdf

一、产品概述

Fast 100 Mbps Ethernet PICtail Plus Daughter Board主要用于评估Microchip的ENC424J600和ENC624J600以太网控制器。它是一款扩展板，与众多PICtail和PICtail Plus主机板兼容，像Explorer 16、PIC32 I/O扩展板、PICDEM.net™ 2以及PIC18 Explorer开发板等都能与之适配。

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二、产品特点

核心控制器

• 采用ENC624J600 10/100以太网控制器，具备工厂预编程的MAC地址，详细信息可参考“ENC424J600/624J600数据手册”（DS39935）。

  硬件配置

• 配备25 MHz振荡器和集成磁性RJ - 45连接器，为以太网通信提供稳定的时钟源和可靠的物理连接。
• 具备PICtail Plus子板边缘触点，可通过SPI或PSP连接到Explorer 16和PIC32 I/O扩展板；同时还有PICtail子板引脚头，用于与PICDEM.net 2和PIC18 Explorer开发板进行SPI连接。

  功能跳线

• 设有配置跳线，支持PSP模式1 - 6、9和10，在PMP控制下可自动进行引脚重映射。
• 包含电流监测跳线和以太网交叉开关，方便用户进行电流监测和网络连接调整。

  电源管理

• 拥有3.3V LDO稳压器，具备关机功能，可实现极低的睡眠电流，有效降低功耗。
• 针对PIC18 Explorer提供3.3V到5V的SPI电平转换功能，确保不同电压系统间的信号兼容性。

  软件支持

• 提供用于Microchip TCP/IP堆栈的SSL加密附加软件CD，增强网络通信的安全性。

三、使用入门

连接准备

在连接之前，要确保JP2 “I SENSE”跳线安装了分流器，将两个引脚短路。这一步对于设备的正常供电和电流监测非常关键。

不同主机板连接方式

• Explorer 16：使用ENC624J600的SPI模式，将Fast 100 Mbps Ethernet PICtail Plus的J2侧边缘触点插入Explorer 16的J5插槽的最顶部位置，确保PICtail子板J2的引脚1与Explorer 16的J5引脚1对齐。以太网电缆应连接到靠近Explorer 16板四个按钮的一侧。
• PIC32 I/O扩展板：如果使用基于PIC32MX360F512L的入门套件，将J2侧边缘触点插入PIC32 I/O扩展板的J4或J2插槽的最顶部位置；若使用基于PIC32MX460F512L的PIC32 USB入门套件，则将PICtail子板的J2连接器插入J4或J2的中间位置，使PICtail子板J2的引脚1与PIC32 I/O扩展板的相应引脚对齐。
• PICDEM.net 2：采用SPI模式，将Fast 100 Mbps Ethernet PICtail Plus的J4直角引脚头插入PICDEM.net 2的J5母引脚头，确保PICtail子板J4上标有“RE2”的引脚1与PICDEM.net 2的J5引脚1对齐。
• PIC18 Explorer：同样使用SPI模式，将Fast 100 Mbps Ethernet PICtail Plus子板的J3和J4直角引脚头分别插入PIC18 Explorer的J9和J3母引脚头，使PICtail子板J3上标有“ADJ”的引脚1与PIC18 Explorer的J9引脚1对齐。

  通电测试

  连接好PICtail子板和主机板后，给主机板通电。如果连接了以太网电缆且电缆另一端有连接设备，绿色以太网链路状态LED会自动亮起；若有以太网流量发送到PICtail子板，橙色或琥珀色的RX/TX活动LED会闪烁。若链路LED未按预期亮起，可能是TX和RX以太网数据对交换了，可以使用交叉以太网电缆或编写适当的固件来切换MDIX控制信号，交换PICtail子板上的TX和RX数据对。

  进一步评估

  进一步评估需要在主机板上运行TCP/IP堆栈软件库来控制以太网接口。Microchip TCP/IP Stack 5.00及更高版本可与该PICtail子板配合使用，可从Microchip网站（www.microchip.com/tcpip）下载最新版本。首次测试建议使用堆栈的预编译.hex文件（如果有），以简化测试过程。

四、原理图和物料清单

Fast 100 Mbps Ethernet PICtail Plus的原理图和物料清单可从Microchip网站（www.microchip.com/ethernet）获取，也可通过安装从www.microchip.com/tcpip下载的最新Microchip TCP/IP Stack获得。

五、跳线配置

该开发板有七个跳线，用于控制ENC624J600的操作模式和启用各种功能，具体如下：	Jumper	Type	Description
JP2	Bridge	ENC624J600电源控制和电流感应
JP3	Bridge	ENC624J600 CLKOUT信号连接到PICtail接口
JP7	Bridge	PIC® MCU PMP PMA到ENC624J600 AD连接启用
JP8	Bridge	PIC MCU PMP PMA到ENC624J600 A连接启用
JP9	2 - Way	ENC624J600 PSPCFG2和引脚控制
JP10	2 - Way	ENC624J600 PSPCFG3和引脚控制
JP11	2 - Way	ENC624J600 PSPCFG1/PSPCFG4和引脚控制

JP2

JP2与ENC624J600和以太网磁性元件的+3.3V电源串联。若要从外部电源为ENC624J600供电，需移除JP2分流器，并将外部电源连接到红色的3V3ETH测试点（TP2）；若要测量ENC624J600和磁性元件的电流使用情况，可将JP2分流器替换为电流表，但要注意当所有功能启用时，以太网解决方案的电流会超过200 mA，使用200 mA熔断电流测量刻度时需谨慎。正常设备操作时，JP2必须用跳线分流器短路。

JP3

短路JP3可将ENC624J600的CLKOUT信号经电平转换后连接到PICtail连接器（J4引脚5）。在使用PIC18 Explorer时，可通过OSC1输入为PIC MCU提供时钟，但要注意避免违反PIC18 Explorer上Y1晶体的规格，理想情况下应移除Y1晶体。在PICDEM.net 2上，PICtail子板接口的引脚5未连接，因此JP3的状态对该主机板无影响。若JP3保持开路，最左边的引脚可作为测量或使用ENC624J600 CLKOUT信号的测试点。JP3的默认状态为开路。

JP7 - JP11

JP7 - JP11控制J1 PICtail Plus子板边缘触点的引脚配置，用于各种并行接口模式。若使用SPI接口，JP7 - JP11的状态无关紧要，但为避免ENC624J600的PSPCFGx输入引脚浮空，建议JP9 - JP11跳线始终安装分流器，可选择3V3或GND配置。若使用并行接口模式，需根据所需模式设置跳线。

六、信号接口

PICtail子板双行直角引脚头（J3, J4, J5）

J3和J4引脚头用于为PIC18 Explorer和PICDEM.net 2开发板提供SPI接口，J5连接器未使用，其孔仅用于辅助物理对齐。PICtail子板不支持ENC624J600通过并行模式与PIC18 Explorer或PICDEM.net 2接口。使用PICtail子板引脚头时，引脚配置如下：	J3 Pin	J4 Pin	Signal Name on Board	PICtail™ Daughter Board	PIC18 Explorer	PICDEM.net™ 2	Function
—	4	5VEXT	+5V	—	5V Power
—	5	GND	GND	—	Ground Reference
5	—	OSC1_PIC	OSC1	—	CLKOUT to PIC® MCU (optional)
8	—	SI/RD/RW		RC5/SDO1	SPI Data from PIC MCU
10	—	SO_VPIC		RC4/SDI1	SPI Data to PIC MCU
12	—	SCK/AL	RC3/SCK1		SPI Clock from PIC MCU
17	—	SHDN	RB5		Shutdown from PIC MCU
19	—	MDIX	RB4		Ethernet Crossover from PIC MCU
21	—	CS/CS	RB3		SPI Chip Select from PIC MCU
23	—	INT_VPIC	RB2/INT2		Interrupt to PIC MCU
26	—	VPIC	V_VAR	+5V	5V Power
28	—	GND	GND		Ground Reference

PICtail Plus（SPI, J2）

J2板边缘触点用于为Explorer 16和PIC32 I/O扩展板提供SPI接口。J2板边缘有特定的键位，插入Explorer 16和PIC32 I/O扩展插槽有三种可能方式：

• 当PICtail子板J2的引脚1与主机板的引脚1对齐时，使用SPI1引脚配置。
• 当PICtail子板J2的引脚1与主机板的引脚33对齐时，使用SPI2引脚配置。
• 当PICtail子板J2的引脚1与主机板的引脚94对齐时，为非法连接，请勿连接。

PICtail Plus（Parallel, J1）

J1板边缘触点用于评估ENC624J600设备的并行接口模式，仅Explorer 16和PIC32 I/O扩展板支持该功能。J1连接器的引脚配置由主机微控制器通过并行主端口（PMP）外设驱动。但在使用过程中存在一些限制，例如在Explorer 16上使用并行模式时，无法同时使用LCD模块；某些PSP模式可能会导致总线争用或EEPROM数据损坏等问题。在使用前，务必检查所有相关组件的原理图，确保兼容性。

七、设计原理

自动并行接口引脚更改

U1、U2、U3、U5、U13和U14是用于更改并行PICtail Plus板边缘触点引脚配置的总线开关和胶合逻辑。在普通应用电路中，这些元件并非必需，可直接连接主机处理器和ENC424J600/624J600之间的适当SPI或PSP接口引脚。

电源供应和关机

U7及其周围组件构成具有关机功能的3.3V稳压电源。当插入PICDEM.net 2时，仅提供单个5V电源，MCP1825 LDO稳压器为ENC624J600、相关上拉电阻和以太网磁性元件提供所需的3.3V电源。由于ENCX24J600在睡眠模式下会消耗大量电流，在某些应用中，通过SHDN信号完全断开ENCX24J600和磁性元件的电源比使用其睡眠功能更有益。断开电源时，软件中需将所有SPI/PSP接口信号设置为三态或驱动到GND，以避免电流通过I/O引脚进入ENCX24J600。若应用电路已有3.3V稳压电源，可使用MOSFET替换MCP1825，以降低成本。

以太网自动交叉

U8是一个能够双向传输模拟信号的四路2:1多路复用器总线开关，其作用是在运行时通过软件控制交换RJ - 45连接器的TPOUT+/-和TPIN+/-接口引脚。当用户插入错误类型的以太网电缆时，软件可通过MDIX信号自动交换两个数据对，实现真正的即插即用体验。若目标应用不需要自动交叉功能，可将MDIX信号设置为三态或主动驱动为低电平来禁用该功能；若要完全移除该功能，可拆除U8并在R10 - R12和R16处安装0Ω电阻。

八、总结

Fast 100 Mbps Ethernet PICtail Plus Daughter Board为评估Microchip的以太网控制器提供了一个功能丰富、灵活的平台。通过合理配置跳线和正确连接主机板，用户可以轻松实现以太网通信功能。在使用过程中，要注意各组件的兼容性和限制，确保设备的正常运行。希望本文能帮助电子工程师更好地了解和使用这款开发板，你在使用过程中遇到过哪些有趣的问题呢？欢迎在评论区分享。