原標(biāo)題：基于AX88179的USB3.0轉(zhuǎn)1000M以太網(wǎng)（原理圖+PCB+數(shù)據(jù)手冊(cè)）

基于AX88179的USB3.0轉(zhuǎn)1000M以太網(wǎng)設(shè)計(jì)

一、引言

二、主控芯片選擇及作用

1. 主控芯片型號(hào)

在本設(shè)計(jì)中，我們選擇了Asix Elektronik公司的AX88179作為主控芯片。AX88179是全球首款超高速USB 3.0轉(zhuǎn)千兆以太網(wǎng)單芯片，它將USB 3.0物理層（PHY）、10/100/1000Mbps千兆以太網(wǎng)物理層（PHY）及媒體訪問(wèn)控制器（MAC）整合在單一芯片中。

2. AX88179的作用

• 接口轉(zhuǎn)換：AX88179的核心功能是將USB3.0接口轉(zhuǎn)換為千兆以太網(wǎng)接口，從而實(shí)現(xiàn)高速網(wǎng)絡(luò)連接。

• 高速數(shù)據(jù)傳輸：利用USB3.0的高速數(shù)據(jù)傳輸能力，AX88179可以支持高達(dá)5Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，同時(shí)千兆以太網(wǎng)的理論最大速度為1Gbps，能夠滿足高速網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男枨蟆?/span>

• 電源管理：AX88179支持多種電源管理模式，包括USB3.0的節(jié)能模式（U0、U1、U2和U3），能夠根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整功耗，達(dá)到節(jié)能效果。

• 網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程喚醒：AX88179支持網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程喚醒（Wake-on-LAN）功能，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入低功率狀態(tài)后，可以通過(guò)偵測(cè)網(wǎng)絡(luò)連線狀態(tài)變動(dòng)、收到魔術(shù)包及Microsoft喚醒包等事件進(jìn)行遠(yuǎn)程喚醒。

• 高級(jí)特性支持：AX88179還支持IPv4/IPv6封包校驗(yàn)和承載引擎、雙絞線交叉自適應(yīng)、TCP大包傳送承載及符合IEEE802.3az超節(jié)能以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（EEE）等高級(jí)特性。

三、原理圖設(shè)計(jì)

1. 總體方案設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)USB3.0轉(zhuǎn)1000M以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器時(shí)，我們首先需要制定總體方案。總體方案包括確定各個(gè)組件的選型、連接關(guān)系以及整體架構(gòu)。

2. 關(guān)鍵組件選型

• USB3.0控制器：選用AX88179作為USB3.0控制器，它集成了USB3.0物理層和千兆以太網(wǎng)控制器。

• 網(wǎng)絡(luò)變壓器：選用Bothhand的LA1S109-43 LF作為網(wǎng)絡(luò)變壓器，用于增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的傳輸穩(wěn)定性和抗干擾能力。

• 電源芯片：選用高效脈沖寬度調(diào)整雙通道DC-DC直流降壓轉(zhuǎn)換器RT8075作為電源芯片，提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)。

• 存儲(chǔ)器：選用串行16位E2PROM芯片93C66作為存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)USB描述符和Node-ID等信息。

3. 電路連接關(guān)系

在電路設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)AX88179的數(shù)據(jù)手冊(cè)和原理圖進(jìn)行電路連接。主要連接關(guān)系包括：

• USB3.0接口：AX88179的USB3.0接口與設(shè)備的USB3.0接口相連，用于數(shù)據(jù)傳輸。

• RJ45接口：AX88179的以太網(wǎng)接口通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變壓器與RJ45標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)接口相連，用于網(wǎng)絡(luò)連接。

• 電源電路：RT8075電源芯片為AX88179提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)。

• 存儲(chǔ)器電路：93C66存儲(chǔ)器芯片與AX88179相連，用于存儲(chǔ)配置數(shù)據(jù)。

4. 原理圖繪制

我們使用Cadence 15.7或更高版本的設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行原理圖的繪制。原理圖繪制過(guò)程中需要注意以下幾點(diǎn)：

• 組件標(biāo)注：詳細(xì)標(biāo)注每個(gè)組件的型號(hào)、參數(shù)以及連接關(guān)系。

• 電源管理：確保電源電路的設(shè)計(jì)符合AX88179的電源管理要求。

• 信號(hào)完整性：在電路設(shè)計(jì)中考慮信號(hào)完整性問(wèn)題，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

• 電磁兼容性：在設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮電磁兼容性問(wèn)題，避免電磁干擾對(duì)電路的影響。

四、PCB設(shè)計(jì)

1. PCB布局

在PCB布局過(guò)程中，我們需要根據(jù)原理圖進(jìn)行各個(gè)組件的布局。布局過(guò)程中需要注意以下幾點(diǎn)：

• 組件排列：確保各個(gè)組件的排列合理，避免相互干擾。

• 信號(hào)走線：信號(hào)走線需要盡量短且直，減少信號(hào)衰減和干擾。

• 電源走線：電源走線需要加粗，確保電源供應(yīng)的穩(wěn)定性。

• 接地處理：合理設(shè)計(jì)接地網(wǎng)絡(luò)，確保電路的接地良好。

2. PCB布線

在PCB布線過(guò)程中，我們需要根據(jù)布局結(jié)果進(jìn)行布線。布線過(guò)程中需要注意以下幾點(diǎn)：

• 線寬選擇：根據(jù)電流大小和信號(hào)頻率選擇合適的線寬。

• 線間距：確保線間距足夠大，避免信號(hào)干擾。

• 過(guò)孔設(shè)計(jì)：合理設(shè)計(jì)過(guò)孔大小和數(shù)量，確保信號(hào)傳輸?shù)倪B續(xù)性。

• 接地孔：在PCB上設(shè)計(jì)多個(gè)接地孔，確保電路的接地良好。

3. PCB審核與制板

在完成PCB設(shè)計(jì)后，我們需要進(jìn)行審核和制板。審核過(guò)程中需要注意以下幾點(diǎn)：

• 電氣檢查：使用專業(yè)的電氣檢查軟件進(jìn)行電氣檢查，確保電路設(shè)計(jì)正確無(wú)誤。

• DRC檢查：進(jìn)行DRC（Design Rule Check）檢查，確保PCB設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)規(guī)范。

• 制板工藝：選擇合適的制板工藝和材料，確保PCB的質(zhì)量。

五、數(shù)據(jù)手冊(cè)參考

1. AX88179數(shù)據(jù)手冊(cè)

AX88179的數(shù)據(jù)手冊(cè)是我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中不可或缺的重要參考資料。數(shù)據(jù)手冊(cè)詳細(xì)介紹了AX88179的性能特點(diǎn)、規(guī)格參數(shù)、使用注意事項(xiàng)以及電路設(shè)計(jì)示例等。

2. 數(shù)據(jù)手冊(cè)中的關(guān)鍵信息

在數(shù)據(jù)手冊(cè)中，我們需要關(guān)注以下關(guān)鍵信息：

• 電氣特性：了解AX88179的電氣特性，包括工作電壓、工作電流、功耗等。

• 功能描述：詳細(xì)了解AX88179的各項(xiàng)功能，包括USB3.0接口、以太網(wǎng)接口、電源管理、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程喚醒等。

• 引腳定義：了解AX88179的引腳定義和連接方式，確保正確連接各個(gè)組件。

• 電路設(shè)計(jì)示例：參考數(shù)據(jù)手冊(cè)中的電路設(shè)計(jì)示例，進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和PCB布局。

3. 數(shù)據(jù)手冊(cè)的使用技巧

在使用數(shù)據(jù)手冊(cè)時(shí)，我們需要注意以下幾點(diǎn)：

• 仔細(xì)閱讀：仔細(xì)閱讀數(shù)據(jù)手冊(cè)的每個(gè)部分，確保理解AX88179的各項(xiàng)功能和特性。

• 標(biāo)記重點(diǎn)：在數(shù)據(jù)手冊(cè)中標(biāo)記出關(guān)鍵信息和重要參數(shù)，方便后續(xù)設(shè)計(jì)和調(diào)試。

• 結(jié)合實(shí)際：將數(shù)據(jù)手冊(cè)中的信息與實(shí)際情況相結(jié)合，進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和優(yōu)化。

六、總結(jié)與展望

通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我們成功實(shí)現(xiàn)了基于AX88179的USB3.0轉(zhuǎn)1000M以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器具有高速數(shù)據(jù)傳輸、低功耗、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程喚醒等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足各種電子設(shè)備對(duì)網(wǎng)絡(luò)接口的需求。

在未來(lái)的工作中，我們可以進(jìn)一步優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，提高轉(zhuǎn)換器的性能和穩(wěn)定性。同時(shí)，也可以探索更多應(yīng)用場(chǎng)景，將轉(zhuǎn)換器應(yīng)用于更多領(lǐng)域，為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。