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作者：Chen Yan

隨著近年來工業互聯網蓬勃發展，智能化信息化進程逐步加快，而EtherCAT技術由于其具有通訊的高性能，硬實時性能，靈活的拓撲結構，簡單、低成本及充分的開放性，以EtherCAT為代表的工業以太網的發展勢頭遠超現場總線，逐漸成為未來工業互聯網的主流應用。

EtherCAT是使用100Mbit/s 全雙工的Ethernet通訊。通常由EtherCAT從站控制器（EtherCAT Slave Controller，ESC）和物理層接口PHY實現EtherCAT的應用。ESC通常會支持PHY使用MII，RMII和RGMII接口，由于RMII和RGMII接口包含TX FIFO，會增加EtherCAT從站設備的傳輸延時，同時也會引入抖動，所以一般不建議在EtherCAT應用中使用，本文主要討論PHY的MII接口的硬件配置。

下圖是ESC和PHY MII之間的連接關系的示意圖。ESC和PHY之間的時鐘必須保持一致。LINK_STATUS是一個LED輸出信號，用來指示100Mbit/s全雙工的通訊連接狀態。

圖 1 ESC和MII連接關系示意圖

下表是使用MII接口的EtherCAT PHY的信號要求以及說明。

DP83822 是一款低功耗單端口10/100Mbps以太網PHY。它提供通過標準雙絞線電纜發送和接收數據或者連接到外部光纖收發器所需的所有物理層功能。此外，DP83822還可通過標準MII、RMII或RGMII接口靈活地連接到MAC。

DP83822的部分接收路徑功能pin腳可以用bootstrap的方式將PHY配置為特定的工作模式，這些pin腳的電壓值會在上電或者Reset的時候被檢測到，從而完成PHY的配置。DP83822可以通過一個4電平的bootstrap電路來配置，bootstrap pin腳需要增加推薦值的上拉或者下拉電阻來設置電壓，從而配置為某種特定模式。

下圖是DP83822的bootstrap電路示意圖，一部分bootstrap pin腳內置50kΩ的上拉電路，另一部分的bootstrap pin腳內置9kΩ的下拉電阻。通過外加上拉電阻RH和下拉電阻RL可將該bootstrap pin配置為特定模式。

下表是DP83822的四電平配置上拉電阻和下拉電阻的推薦值，結合該bootstrap pin內置的上拉或者下拉電阻，可將該pin配置為四種模式中的一種。

下表是應用于EtherCAT MII的DP83822的bootstrap配置示例，配置pin29將地址的最低位PHY_AD0配置為0（作為地址位配置的示例）。此外，配置pin27將LED 0和LED 1配置為EtherCAT應用要求的功能。其他bootstrap pin保持默認值即可。

Pin name / pin number	Default Configuration	Default function	Changed configuration	Changed function
COL/ pin 29	01	FX_EN(0) PHY_AD0(1)	1.9k PD (0 0)	FX_EN(0) PHY_AD0(0)
RX_D0/ pin 30	10	AN_1(1) PHY_AD1(0)
RX_D1 / pin 31	00	EEE disabled PHY_AD2(0)
RX_D2 / pin 32	00	FLD disabled PHY_AD3 (0)
RX_D3 / pin 1	10	AN_EN(1) PHY_AD4(0)
LED_0 / pin 17	x1	AN_0(1)
CRS / pin 27	01	LED_CFG(1) LED speed(0)	13k PU 1.9k PD(10)	LED_CFG(0) LED speed(1)
RX_ER / pin 28	01	RGMII disabled AMDIX enabled
RX_DV / pin 26	00	50MHz input clock disabled RMII disabled

FX_EN AN_EN AN_1 AN_0 0 1 1 1 à Advertised Modes, 100BASE-TX and 10BASE-Te, Half and Full-Duplex

LED_SPEED LED_CFG[0] 1 0 à LED 0(Good link/blink activity) LED 1 (show speed (100Mbps/10Mbps)

PHY address 0 0 0 0 0 à serial management interface address 0

DP83826 能夠提供很低的延遲和低功耗，并支持 10BASE-Te、100BASE-TX 以太網協議，可以滿足實時工業以太網系統中的嚴格要求。該器件包含兩種可配置模式：使用通用以太網引腳的 BASIC 標準以太網模式，以及支持標準以太網模式和多個工業以太網現場總線應用的ENHANCED以太網模式。由于在BASIC模式下配置EtherCAT應用需要通過軟件對寄存器進行寫操作，而ENHANCED模式可完全通過bootstrap pin來完成配置，所以下述主要介紹用ENHANCED模式配置EtherCAT。

DP83826的bootstrap電路一共由兩個電平，如下圖所示，一部分bootstrap pin腳內置10kΩ的上拉電路，另一部分的bootstrap pin腳內置10kΩ的下拉電阻。通過外加2.49kΩ的上拉電阻RHI和下拉電阻RLI可將該bootstrap pin配置為特定模式。

下表是DP83826 bootstrap pin在BASIC和ENHANCED模式下的功能說明，最后一列是配置DP83826為ENHANCED模式下的EtherCAT應用。

Strap number/ pin number	Basic Function	Default	Enhanced function	Default	Strap setting
Strap 0 / pin 16	Duplex Mode	1 (Full Duplex)	Auto negotiation	0 (Enable)	0(Enable)
Strap 1 / pin 31	Speed	1(100 M)		0 (Pull down)
Strap 2 / pin 30	Auto negotiation	1(Enable)	PHY_ADD0	0 (pull down)	Define address with pull up
Strap 3 / pin 29	MAC mode	0 (MII mode)	PHY_ADD1	0 (pull down)	Define address with pull up
Strap 4 / pin 28	MAC mode	0 (MII mode)	PHY_ADD2	0 (pull down)	Define address with pull up
Strap 5 / pin 22			RMII mode	0 (master mode)	0 (master mode)
Strap 6 / pin 20	MII Isolate	0 (Disable)	Function on Pin 31	0 (CLKOUT 25 MHz)	1 (LED1)
Strap 7 / pin 13			Fast link-drop	0 (disable)	0 (disable) or 1 (enable)
Strap 7 / pin 13	PHY_ADD0	1 (pull up)	RMII_CRS_DV	0 (standard function)	0 (standard function)
Strap 8 / pin 14	PHY_ADD1	0 (pull down)	MAC mode	0 (MII mode)	0 (MII mode)
Strap 9 / pin 15	PHY_ADD2	0 (pull down)	Auto MDIX	0 (enable)	0 (enable)
Strap 10 / pin 18	MAC mode	0 (MII mode)	Applicable only when auto-MDIX is disabled	0 (MDIX)	0 (MDIX)
	Basic function		Enhanced function
Pin 1	GND		NC(3.3V)		NC(3.3V)