IP101单端口快速以太网收发器中文版.docx

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IP101单端口快速以太网收发器中文版

10/100M单端口快速以太网收发器

特性

●10／100Mbps的TX

●全双工或半双工

●支持自动的MDI/MDIX（介质相关交叉）功能

●完全符合IEEE802.3/802.3u

●支持IEEE802.3u自动协商

●支持MII/RMII/SNI接口

●IEEE802.3全双工控制规范

●支持自动省电模式

●支持基线漂移（BLW）补偿

●支持中断功能

●支持中继模式

●内置2.5V的调节器提供3.3V电源

●基于DSP的PHY收发器技术

●使用25MHz的晶体振荡器或50MHz振荡的ref_clk信号作为时钟源

●灵活的LED显示速度、双工、链接、活动和碰撞状态

●通过MDC和MDIO与其他MAC通信时支持流量控制

●0.25uCMOS技术，

●48引脚LQFP封装

●支持无铅封装（请参阅订单信息）

一般说明

IP101ALF是一个IEEE802.3/802.3u兼容的单端口10/100Mbps快速以太网收发器。

它支持自动的MDI/MDIX功能以简化网络安装和减少系统维护成本。

为了提高系统的性能，IP101A提供了一个硬件中断引脚指示链接、速度和双工状态的变化。

IP101A还提供媒体独立接口（MII）/串行网络接口（SNI）或简化媒体独立接口（RMII）连接不同类型的10/100Mbps的媒体访问控制器（MAC）。

IP101ALF设计使用5类非屏蔽双绞线电缆连接到其它局域网设备。

IP101ALF收发器是用先进的CMOS技术制造的，该芯片只需要3.3V的电源并在自动节能模式消耗非常低的功率。

IP101ALF可以实现网络用双绞线RJ-45接口适配器连接。

它也可以很容易地实现集线器、交换机、路由器、接入点。

目录：

特性

总则

修订历史

接收和发送数据的路径框图

引脚定义

1引脚描述

2寄存器描述

3功能描述

4串行管理界面

5晶体规格

6布局准则

7电气特性

7.1直流特性

7.1.1绝对最大额定值

7.1.2功率消耗

7.1.3操作条件

7.1.4电源电压

7.2交流特性

7.2.1MII定时时序

7.2.2RMII定时时序

7.2.3SMI定时时序

8订单信息

9封装和机械规范

修订历史

修订#

改变描述

IP101ALF-DS-R01

初始版本。

IP101ALF-DS-R02

添加晶体规范和MII交流定时。

IP101ALF-DS-R03

修改？

页7.1.2功耗。

IP101ALF-DS-R04

修改？

页寄存器5.11。

IP101ALF-DS-R05

添加无铅封装信息。

IP101ALF-DS-R06

修改通用描述和修改应用程序图。

IP101ALF-DS-R07

修改15页的MIIreg3内容。

IP101ALF-DS-R08

删除线路图。

IP101ALF-DS-R09

修改第5页的引脚定义。

IP101ALF-DS-R10

删除“序言”和修改Page30的X1输入电压

IP101ALF-DS-R11

修改第7页的“RXER“引脚描述。

IP101ALF-DS-R12

在第？

页和？

页添加SMI时序图。

接收和发送数据的路径框图

图1：

IP101ALF的流程图

引脚配置

图2：

IP101ALF引脚分配

1、引脚描述

类型

描述

类型

描述

LI

上电或复位的锁存输入

PD

内部下拉

I/O

双向输入输出

PU

内部上拉

I

输入

P

电源

O

输出

OD

开漏

引脚号

标识

类型

描述

媒体独立接口（MII）和物理层（PCS）-管理接口引脚

25

MDC

I

管理数据接口时钟：

此引脚提供了一种时钟参考MDIO。

时钟频率可达10MHz。

26

MDIO

I/O

管理数据接口的输入/输出：

这些引脚的功能是在物理层（PHY）和媒体访问控制器（MAC）之间传输管理信息。

媒体独立接口（MII）和物理层（PCS）-媒体独立接口（MII）引脚

2

TX_EN

I（PD）

发送使能（允许）：

此引脚高电平输入有效。

在电平高状态，它表明，在TxD[3:

0]展现的数据是有效的。

7

TX_CLK

O

发送时钟：

当芯片工作在MII模式时，此引脚提供了一个25MHz（100BT）和2.5Mbps（10BT）的连续时钟作为TXD[3:

0]和TX_EN的定时参考。

3,4,

5,6

TXD[3:

0]

I

数据传输：

当TX_EN设置为高电平时，在TX_CLK的同步下，MAC通过这4条线与PHY传输数据。

22

RX_DV

O

接收数据有效：

在高电平状态表示数据流呈现在RXD[0:

3]线，而低电平意味着没有数据交换发生。

16

RX_CLK

O

接收时钟：

该引脚提供了25MHz（100BT）或2.5MHz（10BT）时钟，而RX_DV引脚使用这个引脚在信息产业部的借鉴。

18,19,

20,21

RXD[3:

0]

O

接收数据：

这4个数据线是PHY是传输路径，在RX_CLK的同步下将数据发送到Mac。

24

RX_ER

O（PD）

接收错误：

当解码接收的数据中有错误发生，此引脚输出高电平时。

（注意：

这个引脚已经在内部拉低。

外部还需要5.1K下拉电阻是为了避免噪音干扰。

）

1

COL/RMII

O/LI（PD）

碰撞检测：

当此引脚输出高电平信号表示检测到碰撞。

RMII模式：

在上电复位期间，该引脚的状态被锁存，并根据MII/SNIB（pin44）确定MAC接口

RMIIMII/SNIB

1×RMII接口

01MII接口

00SNI接口

（注意：

这个引脚在芯片内部拉低）

23

CRS/LEDMOD

O（PD）

载波侦听：

当该管脚输出高电平指示在发送或接收中，低电平指示线路空闲状态。

LEDMOD：

在上电复位期间，该引脚的状态被锁存以确定哪个LED模式可操作，请参阅LED引脚说明。

（注意：

这个引脚内部拉低）

引脚号

标识

类型

描述

RMII（ReducedMII[简化MII]）

7

REF_CLK

I

参考时钟输入：

此引脚是一个输入引脚，在RMII模式作为50MHz参考时钟（REF_CLK）。

16

C50M_O

O

参考时钟输出：

此引脚在RMII模式可配置为50MHz时钟输出。

拥有25MHz晶体振荡器时，IP101ALF能在RMII模式下产生50MHz输出。

2

TX_EN

I（PD）

发送使能：

指示Mac进行发送操作

5,6

TXD[1:

0]

I

两位数据传输

24

RX_ER

I/O

接收错误

22

CRS_DV

O

载波侦听和接收数据有效

20,21

RXD[1:

0]

O

两位数据接收

SNI（SerialNetworkInterface串行网络接口）:

仅用于10Mbps

2

TX_EN

I（PD）

发送使能：

指示Mac进行发送操作

7

TX_CLK

O

发送时钟：

10MHz，物理层（PHY）产生的时钟

6

TXD0

I

传输串行数据

16

RX_CLK

O

接收时钟：

10MHz，从接收数据中恢复的时钟

1

COL

O

碰撞检测

23

CRS

O

载波侦听

电缆传输接口

34

33

MDI_TP

MDI_TN

I/O

I/O

发射输出对：

差分对共享100Base-TX和10Base-T模式。

当配置为100Base-TX，输出是MLT-3的编码波形。

当配置为10Base-T，输出曼彻斯特码。

31

30

MDI_RP

MDI_RN

I/O

I/O

接收输入对：

差分对共享100Base-TX和10Base-T模式。

引脚号

标识

类型

描述

集成电路的配置选项

43

ISOL

I（PD）

加载高电平到该引脚将使IP101ALF与其他Mac隔离。

这还将隔离MDC/MDIO管理接口。

当此引脚被激活时功耗最小。

这引脚可以直接连接到GND或VCC。

（内部有弱下拉即默认无效）

40

RPTR

I（PD）

高电平使能此引脚将令IP101ALF进入中继器模式。

该引脚可以直接连接到GND或的VCC。

（内部有弱下拉即默认无效）

39

SPD

LI/O（PU）

该引脚在上电或复位时锁存输入。

设为高电平令IP101ALF进入100Mbps的操作。

该引脚可以直接连接到GND或VCC。

（内部弱上拉即默认使用100Mbps）

38

DPLX

LI/O（PU）

该引脚在上电或复位时锁存输入。

设置高电平为全双工。

该引脚可以直接连接到GND或的VCC。

（内部弱上拉以默认全双工）

37

AN_ENA

LI/O（PU）

该引脚在上电或复位时锁存输入。

高电平启用自动协商模式，低电平为强制模式。

该引脚可以直接连接到GND或的VCC。

（内部弱上拉默认启用自动协商模式）

41

APS

I（PU）

高电平令IP101ALF启用APS模式。

此引脚可直接连接到GND或VCC。

请参阅电源掉电模式描述以获得更多的信息。

（内部弱上拉即默认启用APS模式）

44

MII_SNIB

LI/O（PU）

该引脚在上电或复位时锁存输入。

高电平令IP101ALF进入MII操作模式。

低电平为SNI模式。

该引脚可以直接连接到GND或VCC。

（内部弱上拉以默认设置MII模式）

引脚号

标识

类型

描述

LED和PHY（物理层）地址配置

这五个引脚在复位期间锁存到IP101ALF以配置用于MII管理寄存器接口的PHY地址[4:

0]。

在初始复位后的正常操作中，他们作为状态指示LED的驱动引脚。

驱动极性，低电平或高电平有效，由复位期间每个锁存的物理地址[4:

0]状态决定。

如果锁存状态是高则低电平有效，如果锁存状态是低则高电平有效。

此外，IP101ALF提供2个LED操作模式。

如果是通过拉高CRS选择LED模式2，则只需4个发光二极管作为状态指示。

默认的是LED模式1。

LED模式1

LED模式2

LED0

LINK

LINK/ACT（blinking）

LED1

FULLDUPLEX

FULLDUPLEX/COL（blinking）

LED2

10BT/ACT（blinking）

10BT

LED3

100BT/ACT（blinking）

100BT

LED4

COL（碰撞）

Reserved

9

PHYAD0/

LED0

LI/O

物理地址[0]

状态：

模式1：

连接时激活。

模式2：

连接时激活，发送或接收数据时闪烁。

10

PHYAD1/

LED1

LI/O

物理地址[1]

状态：

模式1：

全双工操作时激活。

模式2：

全双工操作时激活，发生碰撞的时候闪烁。

12

PHYAD2/

LED2

LI/O

物理地址[2]

状态：

模式1：

以10BASE-T模式连接时激活，当发收发数据时闪烁。

模式2：

以10BASE-T模式连接时激活。

13

PHYAD3/

LED3

LI/O

物理地址[3]

状态：

模式1：

以100BaseTX模式连接时激活，当发收发数据时闪烁。

模式2：

以100BaseTX模式连接时激活。

15

PHYAD4/

LED4

LI/O

物理地址[4]

状态：

模式1：

发生碰撞时激活。

模式2：

保留。

引脚号

标识

类型

描述

时钟和其他-晶体震荡输入/输出引脚

47

X2

O

25MHz的晶体输出：

连接到晶体提供响应输出。

当X1由一个外部25MHz振荡器驱动的时候必须悬空。

46

X1

I

25MHz的晶体输入：

连接到晶体提供25MHz晶振输入。

如果使用了一个25MHz外部振荡器，X1应连接到振荡器的输出。

如果一个50MHz的时钟应用于Pin7，X1应该连接到VSS或2.5VVDD。

请参考时钟源描述。

时钟和其他-其他引脚

42

RESET_N

I

RESET_N：

提供一个低电平的信号将复位芯片。

要执行一个完整的复位功能，在25MHz的时钟（X1）下，RESET_N的低电平必须维持至少10个时钟周期方能出现上升沿。

芯片要在RESET_N上升沿后延迟2.5ms才能操作。

2.5ms延迟是为了保证系统的稳定性。

48

INTR

O（OD）

中断引脚：

当MII寄存器17:

<15>设置为高，此引脚被用作一个中断引脚（注意：

这是一个开漏输出，所以需要外部上拉电阻）

27

TEST_ON

I（PD）

测试使能：

该引脚设置为高电平运行测试模式，而正常运行时该引脚不需要连接。

（内部弱下拉默认禁用测试模式）

28

ISET

I

传输偏置电阻连接：

此引脚应该通过一个6.2kΩ（1%）电阻连接到GND定义以电流驱动传输的DAC。

供电和接地

32

REGOUT

P

稳压电源输出：

这个稳压输出供IP101ALF数字电路。

36

AVDD33

P

3.3V模拟电源输入：

这是一个3.3V模拟电路的电源，应注意解耦。

29,35

AGND

P

模拟地：

这2个引脚应该连接到主板上的GND。

8

REGIN

P

稳压电源输入：

这是一个从Pin32获得的稳压电源输入。

无需外部调节器。

14

DVDD33

P

3.3V数字电源输入：

供数字电路使用的3.3V电源。

11,17,45

DGND

P

数字地：

这3个引脚应该连接到主板上的GND。

2、寄存器描述

位

名称

描述/使用

默认值

（H）:

3100

Register0:

MII控制寄存器

15

Reset

一旦设置，将使物理层（PHY）的状态和控制寄存器恢复默认状态。

此位也会自动清除。

1=软件复位

0=正常运行

0,RW

14

Loop-back

这一位允许发送的数据环回到接收数据路径，即，发送到接收端。

在编程这一位后，IP101ALF至少需要512us完成连接。

TX/RX数据包应该在512us后被激活。

1=启用环回

0=正常运行

0,RW

13

SpeedSelection

这一位设置传输速度。

1=100Mbps

0=10Mbps

1,RW

12

Auto-

Negotiation

Enable

这一点决定了自动协商功能。

1=启用自动协商；位13和8将被忽略。

0=禁用自动协商；在这种情况下，位13和8将决定连接速度和数据传输模式。

自动MDIX功能应禁用（reg16.11=1）。

请参阅7节自动MDIX功能细节描述。

1,RW（TP）

11

PowerDown

这一位置位，将关闭PHY芯片供电和内部晶体振荡器电路。

MDC与MDIO仍然活动以维持MAC的访问。

1=掉电

0=正常运行

0,RW

10

Isolate

1=电隔离MII硬件但不隔离MDC和MDIO

0=正常运行

0,RW

9

RestartAuto-

Negotiation

这一位可以重启自动协商功能。

1=重启自动协商

0=正常运行

0,RW

8

DuplexMode

在禁用自动协商时该位设置双工模式（位12=0）

1=全双工0=半双工

完成自动协商后，这一位也将反映协商的双工状态。

（1：

全双工，0：

半双工）

1,RW

7

CollisionTest

1=启用Col信号测试

0=禁用Col信号测试

0,RW

6:

0

Reserved

0,RO

位

名称

描述/使用

默认值

（H）:

7849

Register1:

MII状态寄存器

15

100Base-T4

1=启用100Base-T4支持

0=抑制100Base-T4支持

0,RO

14

100Base-TX

FullDuplex

1=启用100BaseTX全双工支持

0=抑制100BaseTX全双工支持

1,RO

13

100Base-TX

HalfDuplex

1=启用100BaseTX半双工的支持

0=抑制100BaseTX半双工的支持

1,RO

12

10Base-TFullDuplex

1=启用10Base-T全双工支持

0=抑制10Base-T全双工支持

1,RO

11

10_Base-THalfDuplex

1=启用10Base-T半双工支持

0=抑制10Base-T半双工支持

1,RO

10:

7

Reserved

0,RO

6

MFPreamble

Suppression

该IP101ALF将接受报头抑制管理框架。

该IP101ALF接受管理框架没有报头。

复位后第一个SMI读/写事务至少需要32比特的前导报头。

按IEEE802.3u规格任何两个管理事务之间必须要一个空闲比特。

1,RO

5

Auto-

Negotiation

Complete

1=自动协商过程完成

0=自动协商过程未完

0,RO

4

RemoteFault

1=检测到远程故障（读取时自动清除）

0=没有远程故障检测

0,RO/LH

3

Auto-

Negotiation

1=链路没有经历过失败的状态

0=链路已经经历了失败状态

1,RO

2

LinkStatus

1=已建立有效链路

0=未建立有效链路

0,RO/LL

1

JabberDetect

1=检测到Jabber状态

0=未检测到Jabber状态

0,RO/LH

0

Extended

Capability

1=扩展寄存器的容量（性能）

0=基本寄存器的容量（性能）

1,RO

位

名称

描述/使用

默认值

（H）:

0243

Register2:

PHY标识寄存器1

15:

0

PHYID1

IP101ALF的物理标识符ID供软件识别

0X0243,RO

Register3:

PHY标识寄存器2

15:

0

PHYID2

IP101ALF的物理标识符ID供软件识别

0X0C54,RO

注意：

Register2和register3标识寄存器一起构成供应商模型、模型版本号和组织唯一标识符（OUI）信息。

32位全部分配在这2个寄存器中，并且在需要时所有位都可以返回零。

寄存器2包含OUI重要标志的最高和最低位，供应商的模型，模型版本号分配在寄存器3。

位

名称

描述/使用

默认值

（H）:

0001

Register4:

自动协商通告寄存器

15

NP

下一页情况位。

0=传输的主要性能数据页

1=传输协议特定的数据页

0,RO

14

Reserved

0,RO

13

RF

1=通告远程故障检测能力

0=不通告远程故障检测能力

0,RW

12

Reserved

0,RO

11

Asymmetric.

Pause

1=本地节点支持非对称流动控制

0=本地节点不支持非对称流动控制

0,RW

10

Pause

1=本地节点支持流量控制

0=本地节点不支持流量控制

0,RW

9

T4

1=本地节点支持100Base-T4

0=本地节点不支持100Base-T4

0,RO

8

TXFullDuplex

1=本地节点支持100Base-TX全双工

0=本地节点不支持100Base-TX全双工

1,RW

7

TX

1=本地节点支持100BaseTX

0=本地节点不支持100BaseTX

1,RW

6

10FullDuplex

1=本地节点支持10Base-T全双工

0=本地节点不支持10Base-T全双工

1,RW

5

10

1=本地节点支持10BaseT

0=本地节点不支持10BaseT

1,RW

4:

0

Selector

二进制编码选择器支持这个节点。

目前只有CSMA/CD<00001>指定。

没有其他协议的支持。

<00001>

RO

位

名称

描述/使用

默认值

（H）:

0000

Register5:

自动协商链路伙伴能力寄存器（ANLPAR）

15

NextPage

下一页情况位。

0=传输的主要性能数据页

1=传输协议特定的数据页

0,RO

14

Acknowledge

1=链路伙伴告知已收到本地节点的接收性能数据字

0=无确认

0,RO

13

RemoteFault

1=链路伙伴表明有远程故障

0=链路伙伴未表明有远程故障

0,RO

12

Reserved

0,RO

11

Asymmetric.

Pause

1=链路伙伴支持非对称流动控制

0=链路伙伴不支持非对称流动控制

0,RO

10

Pause

1=链路伙伴支持流量控制

0=链路伙伴不支持流量控制

0,RO

9

T4

1=链路伙伴支持100Base-T4

0=链路伙伴不支持100Base-T4

0,RO

8

TXFD

1=链路伙伴支持100Base-TX全双工

0=链路伙伴不支持100Base-TX全双工

0,RO

7

100Base-TX

1=链路伙伴支持100BaseTX

0=链路伙伴不支持100BaseTX

0,RO

6

10FD

1=链路伙伴支持10Base-T全双工

0=链路伙伴不支持10Base-T全双工

0,RO

5

10Base-T

1=链路伙伴支持10BaseT

0=链路伙伴不支持10BaseT

0,RO

4:

0

Selector

链路伙伴二进制编码选择器目前只有CSMA/CD<00001>指定。

<00000>

RO

位

名称

描述/使用

默认值

（H）:

0000

Register6:

自动协商扩展寄存器

15:

0

Reserved

该位始终设置为0。

0,RO

4

MLF

此状态指示是否发生了多个链路故障。

1=故障0=无故障

0,RO

3

LP_NP_ABLE

此状态指示链接伙伴是否支持下一页的协商。

1=支持0=不支持

0,RO

2

NP_ABLE

该位表明设备是否能够发送额外的下一页。

0,RO

1

PAGE_RX

如果一个新的链接代码字的页面已收到则该位置位。

它在管理员读取自动协商链接伙伴能力寄存器（寄存器5）后自动清除。

0,RO

0

LP_NW_ABLE

1=链路伙伴支持自动协商。

0,RO

Register16:

PHY特殊控制寄存器

15

DebugMode

0=IP101ALF工作在正常