LAN8720A 是 SMSC 公司(已被 Microchip 公司收购)设计的一个体积小、功耗低、全能型 10/100Mbps 的以太网物理层收发器。它是针对消费类电子和企业应用而设计的。LAN8720A 总共只有 24Pin,仅支持 RMII 接口。由它组成的网络结构见图 3‑7。
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图 3‑7由 LAN8720A 组成的网络系统结构
LAN8720A 通过 RMII 与 MAC 连接。 RJ45 是网络插座,在与 LAN8720A 连接之间还需要一个变压器,所以一般使用带电压转换和 LED 指示灯的 HY911105A 型号的插座。一般来说,必须为使用 RMII 接口的 PHY 提供 50MHz 的时钟源输入到 REF\_CLK 引脚,不过LAN8720A 内部集成 PLL,可以将 25MHz 的时钟源陪频到 50MHz 并在指定引脚输出该时钟,所以我们可以直接使其与 REF\_CLK 连接达到提供 50MHz 时钟效果。
LAN8720A 内部系统结构见图 3‑8。
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图 3‑8LAN8720A 内部系统结构
LAN8720A 有各个不同功能模块组成,最重要的要数接收控制器和发送控制器,其它的基本上都是与外部引脚挂钩,实现信号传输。部分引脚是具有双重功能的,比如PHYAD0 与 RXER 引脚是共用的,在系统上电后 LAN8720A 会马上读取这部分共用引脚的电平,以确定系统的状态并保存在相关寄存器内,之后则自动转入作为另一功能引脚。
PHYAD\[0\]引脚用于配置 SMI 通信的 LAN8720A 地址,在芯片内部该引脚已经自带下拉电阻,默认认为 0(即使外部悬空不接),在系统上电时会检测该引脚获取得到 LAN8720A的地址为 0 或者 1,并保存在特殊模式寄存器(R18)的 PHYAD 位中,该寄存器的 PHYAD有 5 个位,在需要超过 2 个 LAN8720A 时可以通过软件设置不同 SMI 通信地址。PHYAD\[0\]是与 RXER 引脚共用。
MODE\[2:0\]引脚用于选择 LAN8720A 网络通信速率和工作模式,可选 10Mbps 或100Mbps 通信速度,半双工或全双工工作模式,另外 LAN8720A 支持 HP Auto-MDIX 自动翻转功能,即可自动识别直连或交叉网线并自适应。一般将 MODE 引脚都设置为 1,可以让 LAN8720A 启动自适应功能,它会自动寻找最优工作方式。 MODE\[0\]与 RXD0 引脚共用、MODE\[1\]与 RXD1 引脚共用、 MODE\[2\]与 CRS\_DV 引脚共用。
nINT/REFCLKO 引脚用于 RMII 接口中 REF\_CLK 信号线,当 nINTSEL 引脚为低电平是,它也可以被设置成 50MHz 时钟输出,这样可以直接与 STM32F42x 的 REF\_CLK 引脚连接为其提供 50MHz 时钟源,这种模式要求为 XTAL1 与 XTAL2 之间或为 TAL1/CLKIN提供 25MHz 时钟,由 LAN8720A 内部 PLL 电路陪频得到 50MHz 时钟,此时nIN/REFCLKO 引脚的中断功能不可用,用于 50MHz 时钟输出。当 nINTSEL 引脚为高电平时,LAN8720A 被设置为时钟输入,即外部时钟源直接提供 50MHz 时钟接入 STM32F42x的 REF\_CLK 引脚和 LAN8720A 的 XTAL1/CLKIN 引脚,此时INT/REFCLKO 可用于中断功能。 nINTSEL 与 LED2 引脚共用,一般使用下拉。
REGOFF 引脚用于配置内部+1.2V 电压源, LAN8720A 内部需要+1.2V 电压,可以通过VDDCR 引脚输入+1.2V 电压提供,也可以直接利用 LAN8720A 内部+1.2V 稳压器提供。当REGOFF 引脚为低电平时选择内部+1.2V 稳压器。 REGOFF 与 LED1 引脚共用。
SMI 支持寻址 32 个寄存器, LAN8720A 只用到其中 14 个,参考图 3‑9。
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图 3‑9LAN8720A 寄存器列表
序号与 SMI 数据帧中的 RADDR 是对应的,这在编写驱动时非常重要,本文将它们标记为 R0~R31。寄存器可规划为三个组: Basic、 Extended 和 Vendor-specific。Basic 是IEEE802.3 要求的, R0 是基本控制寄存器,其位 15 为 Soft Reset 位,向该位写 1 启动LAN8720A 软件复位,还包括速度、自适应、低功耗等等功能设置。 R1 是基本状态寄存器。Extended 是扩展寄存器,包括 LAN8720A 的 ID 号、制造商、版本号等等信息。Vendorspecific 是供应商自定义寄存器, R31 是特殊控制/状态寄存器,指示速度类型和自适应功能。
- 说明
- 第1章:网络协议简介
- 1.1:常用网络协议
- 1.2:网络协议的分层模型
- 1.3:协议层报文间的封装与拆封
- 第2章:LwIP简介
- 2.1:LwIP的优缺点
- 2.2:LwIP的文件说明
- 2.2.1:如何获取LwIP源码文件
- 2.2.2:LwIP文件说明
- 2.3:查看LwIP的说明文档
- 2.4:使用vscode查看源码
- 2.4.1:查看文件中的符号列表(函数列表)
- 2.4.2:函数定义跳转
- 2.5:LwIP源码里的example
- 2.6:LwIP的三种编程接口
- 2.6.1:RAW/Callback API
- 2.6.2:NETCONN API
- 2.6.3:SOCKET API
- 第3章:开发平台介绍
- 3.1:以太网简介
- 3.1.1:PHY层
- 3.1.2:MAC子层
- 3.2:STM32的ETH外设
- 3.3:MII 和 RMII 接口
- 3.4:PHY:LAN8720A
- 3.5:硬件设计
- 3.6:软件设计
- 3.6.1:获取STM32的裸机工程模板
- 3.6.2:添加bsp_eth.c与bsp_eth.h
- 3.6.3:修改stm32f4xx_hal_conf.h文件
- 第4章:LwIP的网络接口管理
- 4.1:netif结构体
- 4.2:netif使用
- 4.3:与netif相关的底层函数
- 4.4:ethernetif.c文件内容
- 4.4.1:ethernetif数据结构
- 4.4.2:ethernetif_init()
- 4.4.3:low_level_init()
- 第5章:LwIP的内存管理
- 5.1:几种内存分配策略
- 5.1.1:固定大小的内存块
- 5.1.2:可变长度分配
- 5.2:动态内存池(POOL)
- 5.2.1:内存池的预处理
- 5.2.2:内存池的初始化
- 5.2.3:内存分配
- 5.2.4:内存释放
- 5.3:动态内存堆
- 5.3.1:内存堆的组织结构
- 5.3.2:内存堆初始化
- 5.3.3:内存分配
- 5.3.4:内存释放
- 5.4:使用C库的malloc和free来管理内存
- 5.5:LwIP中的配置
- 第6章:网络数据包
- 6.1:TCP/IP协议的分层思想
- 6.2:LwIP的线程模型
- 6.3:pbuf结构体说明
- 6.4:pbuf的类型
- 6.4.1:PBUF_RAM类型的pbuf
- 6.4.2:PBUF_POOL类型的pbuf
- 6.4.3:PBUF_ROM和PBUF_REF类型pbuf
- 6.5:pbuf_alloc()
- 6.6:pbuf_free()
- 6.7:其它pbuf操作函数
- 6.7.1:pbuf_realloc()
- 6.7.2:pbuf_header()
- 6.7.3:pbuf_take()
- 6.8:网卡中使用的pbuf
- 6.8.1:low_level_output()
- 6.8.2:low_level_input()
- 6.8.3:ethernetif_input()
- 第7章:无操作系统移植LwIP
- 7.1:将LwIP添加到裸机工程
- 7.2:移植头文件
- 7.3:移植网卡驱动
- 7.4:LwIP时基
- 7.5:协议栈初始化
- 7.6:获取数据包
- 7.6.1:查询方式
- 7.6.2:ping命令详解
- 7.6.3:中断方式
- 第8章:有操作系统移植LwIP
- 8.1:LwIP中添加操作系统
- 8.1.1:拷贝FreeRTOS源码到工程文件夹
- 8.1.2:添加FreeRTOS源码到工程组文件夹
- 8.1.3:指定FreeRTOS头文件的路径
- 8.1.4:修改stm32f10x_it.c
- 8.2:lwipopts.h文件需要加入的配置
- 8.3:sys_arch.c/h文件的编写
- 8.4:网卡底层的编写
- 8.5:协议栈初始化
- 8.6:移植后使用ping测试基本响应
- 第9章:LwIP一探究竟
- 9.1:网卡接收数据的流程
- 9.2:内核超时处理
- 9.2.1:sys_timeo结构体与超时链表
- 9.2.2:注册超时事件
- 9.2.3:超时检查
- 9.3:tcpip_thread线程
- 9.4:LwIP中的消息
- 9.4.1:消息结构
- 9.4.2:数据包消息
- 9.4.3:API消息
- 9.5:揭开LwIP神秘的面纱
- 第10章:ARP协议
- 10.1:链路层概述
- 10.2:MAC地址的基本概念
- 10.3:初识ARP
- 10.4:以太网帧结构
- 10.5:IP地址映射为物理地址
- 10.6:ARP缓存表
- 10.7:ARP缓存表的超时处理
- 10.8:ARP报文
- 10.9:发送ARP请求包
- 10.10:数据包接收流程
- 10.10.1:以太网之数据包接收
- 10.10.2:ARP数据包处理
- 10.10.3:更新ARP缓存表
- 10.11:数据包发送流程
- 10.11.1:etharp_output()函数
- 10.11.2:etharp_output_to_arp_index()函数
- 10.11.3:etharp_query()函数
- 第11章:IP协议
- 11.1:IP地址.md
- 11.1.1:概述
- 11.1.2:IP地址编址
- 11.1.3:特殊IP地址