2021-03-03

Microchip Ethernet (乙太網路) 產品介紹

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一. 乙太網路：

1.乙太網路(Ethernet)的起源是在1973年由Bob Metcalfe (founder of 3Com)所發明。
IEEE組織的IEEE 802.3標準制定了乙太網路的技術標準，它規定了包括實體層的連線、電子訊號和媒介存取控制的內容。

 

(1). IEEE 802.3i – 10BASE-T (1990)

 

(2).IEEE 802.3u – 100BASE-TX (1995)

 

(3).IEEE 802.3ab – 1000BASE-T (1999)

 

2. 乙太網路針對不同的傳輸媒介及傳輸速度分類為 :

(1).10BASE-T：

  • 10 Megabits, BASEband (single service), Twisted pair
  • Two pairs, CAT-3 or better

(2).10BASE-FL：

  • 10 Megabits, BASEband (single service), FLiber
  • Multimode fiber, 850 nm

(3).100BASE-TX：

  • 100 Megabits, BASEband (single service), TXwisted pair
  • Two pairs, CAT-5 or better

(4).100BASE-FX：

  • 100 Megabits, BASEband (single service), FXiber
  • Single/multimode, 1300 nm

(5).1000BASE-T：

  • 1000 Megabits, BASEband (single service), Twisted pair
  • Four pairs, CAT-5 or better.

3. IEEE 802.3定義出Frame最小為64個位元組 / 最大為1518個位元組。

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二. 乙太網路產品：

 

1.Microchip乙太網路產品分為Single PHY and Switch and Controller等，在國際化標準組織（ISO）針對開放式網路架構所制定的電腦互連標準OSI （Open System Interconnection Reference Model）7層中屬於Layer1 and Layer2。

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2.MII (Media Independent Interface) 端針對不同的速度分為以下介面：

(1).10/100M :

  • MII (Media Independent Interface)介於MAC與PHY之間，共有4條TX資料線與4條RX資料線跟7隻訊號控制線。如下圖所示。
  • RMII (Reduce Media Independent Interface) 介於MAC與PHY之間，共有2條TX資料線與2條RX資料線跟4隻訊號控制線。如下圖所示

(2).10/100/1000M :

  • GMII (Giga Media Independent Interface) 介於MAC與PHY之間，共有8條TX資料線與8條RX資料線跟8隻訊號控制線。
  • RGMII (Reduce Giga Media Independent Interface) 介於MAC與PHY之間，共有4條TX資料線與4條RX資料線跟4隻訊號控制線。
  • SGMII (Serial Giga Media Independent Interface) 介於MAC與PHY之間，共有1對差分TX資料線與1對差分RX資料線跟1對差分時脈資料線。
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三.Microchip乙太網路產品特殊的功能 :

 

1.Auto MDI-MDIX :

 

如果兩個乙太網路裝置的MDI (Media Dependent Interface)端接線接成TX接TX / RX接RX，此時乙太網路晶片就會自動將MDI模式切換成MDI-X模式，以達到MDI接線為TX接RX / RX接TX模式。Auto MDI-MDIX支援差動訊號TX & RX自動跳線功能。

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2.Auto Negotiation :

 

自動協商 (Auto Negotiation) 是乙太網路一個很棒的功能，任何網路接口接上線以後，我們不需要擔心任何速度(Speed)、雙工(Duplex)的設定內容，硬體自動就幫我們找到最好的設定。而自動協商在運作時，其實就是網路傳輸媒介兩端的網路設備各自送出”快速連接脈衝"(LPI) ，在這個快速連接脈衝裡面會提供本身設備可以運作的傳輸模式，然後雙方根據彼此之間所能運作的模式相互討論協調出一個最佳模式。

3.LinkMD：

 

LinkMD (Cable Diagnostic) 電纜診斷，使用Time Domain Reflectometry (時域反射，簡稱TDR)技術，利用傳輸通路上阻抗不連續所造成的反射脈衝電壓改變，計算出阻抗的變化，藉由量測訊號反射點到發射點的時間差，計算出傳輸路徑中阻抗變化點的位置，可以精確的診斷出電纜線是否有斷路或短路問題及位置，方便網管人員遠端就可以進行基本的除錯檢查。

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4.IEEE 802.3az (Energy Efficient Ethernet)：

 

IEEE802.3az是經過電子電氣工程師協會(IEEE)正式批准的標準節能規範，其中EEE三個字母是Energy Efficient Ethernet的縮寫，意思是高效節能乙太網。 100Mbit/s以上介面的固有乙太網路標準規格具備閒置狀態(Active Idle State)，若要維持在開機狀態，不受資料傳輸的限制，則須消耗大量的電量。因此，無論連結的乙太網路上有沒有資料傳輸，消耗電量都很大。

 

LPI (Low Power Idle) 技術可以在乙太網路連結利用率低 (高閒置時間)的階段時提供較低的能源耗用，而低的連結利用率情形在許多乙太網路上是很常見的。另外，LPI技術也可以快速轉換回作用狀態，提供高效能資料傳輸。

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四.Microchip乙太網路產品個別介紹：

 

1.Microchip乙太網路Single PHY產品如下所示，針對不同的速度、MII介面、MDI媒介等，區分出不同的系列可供選擇。

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2.Microchip乙太網路Switch產品如下所示，針對不同的速度、不同的乙太網路輸出端口數量、MII介面、MDI媒介等，區分出不同的系列可供選擇。

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3.Microchip乙太網路Controller產品如下所示，針對不同的速度、不同的乙太網路輸出端口數量、不同的介面等，區分出不同的系列可供選擇。

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Microchip所有乙太網路產品皆有提供商規、工規規格，部分產品提供車規或軍規規格。

 

五.參考資料或文獻如下:

 

  1.  Charles E. Spurgeon, “Ethernet:  The Definitive Guide.” O’Reilly, Feb. 2000
  2.  802.3 Standard, 2002 Edition
  3. Charles Spurgeon’s Ethernet (IEEE802.3) Web Site:   http://www.ethermanage.com/ethernet/ethernet.html
  4.  www.Microchip.com
  5.  https://zh.wikipedia.org