【文章內(nèi)容簡介】 USB信號線在高速模式下必須使用帶有屏蔽的雙絞線，并且最長不能超過5m。而當(dāng)USB信號在低速模式時可以使用不帶屏蔽或不是雙絞的線，但最長不能超過3m，這主要是由于信號衰減的限制。為了提供信號電壓保證，以及與終端負載相匹配，在USB電纜的每一端都使用了不平衡的終端負載。這種終端負載也保證了能夠檢測外設(shè)與端口的連接或分離，并且可以區(qū)分高速與低速設(shè)備。由于此USB是焊線的，所以在焊接時一個要清楚USB信號所對應(yīng)的線色。USB接口在電纜中的接線方式如表41所示。表41 USB接口接線的線色USB管腳 信號名稱線色1VBUS紅色2D白色3D+綠色4GND黑色ShellShield電纜 電源電路設(shè)計圖43 LM117芯片電路圖44 RT8008芯片電路從上面的兩個電路圖中可以知道它是用兩種芯片LM1117和RT8008對5V電源進行降壓的。圖43中是用LM1117來實現(xiàn)5V 到 ，而圖44中是通過RT8008來實現(xiàn)5V 到 到 。為什么要用兩個降壓芯片呢？其原因是：主芯片AX88178對電壓的精度和穩(wěn)定性要求不是太高，所以采用精度不是太高和價格較便宜的LM1117來進行降壓給它供電。而RTL8211CL芯片對電壓的精度、準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性要求較高，所用選用了比LM1117芯片的精度、準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性高的RT8008對5v電源進行降壓給RTL8211CL供電。，它是由RT8008通過相對應(yīng)的調(diào)壓電阻得到的。在功能調(diào)試過程中可以根據(jù)實際需要調(diào)節(jié)匹配電阻來升高電壓，,否則RTL8211CL將被擊穿而失效。 AX88178電路設(shè)計AX88178是電路的主芯片，電路的主要功能是由它實現(xiàn)的。這部分的電路設(shè)計如圖45所示。圖45 AX88178部分的電路設(shè)計從圖45中可以知道此部分包括AX8817晶振電路、EEPROM電路、BYPASS電容電路和復(fù)位電路等幾部分。下面就對其部分進行詳細說明。1. AX88178芯片分析介紹1） AX88178芯片介紹AX88178是一個 USB轉(zhuǎn)10/100/1000M以太網(wǎng) / Home PNA / Home Plug的芯片。由于它的低成本，讓我們得以在今天通過PC或筆記本計算機的USB接口實現(xiàn)千兆以太網(wǎng)的連接傳輸。圖46為AX88178芯片的控制模塊。從圖中我們可以很清楚的了解芯片的設(shè)計模塊。圖46 AX88178芯片控制模塊2） AX88178芯片的特點216。 支持USB高速模式和總線模式。216。 ，,(10BASET,100BASETX,1000BASET)網(wǎng)線標(biāo)準(zhǔn)相容。216。 嵌入式20KB 傳輸包和20KB的內(nèi)存。216。 支持全雙工和半雙工操作方式。216。 支持延緩模式，遠程和斷電時可以進行PHY推遲模式。216。 具有256/512字節(jié)(AT93C56/93C66 EEPROM)的存儲(USB描述符)。216。 支持自動加載以太網(wǎng)的ID,USB描述符和適配器配置。216。 在PHY部分具有l(wèi)oopback診斷能力。216。 。216。 128pin LQFP封裝。3） AX88178電路分析 AX88178芯片在電路中的設(shè)計如圖47所示。圖47 AX88178芯片主要管腳描述及設(shè)計注意事項：216。 管腳31——DP 、32——DM：。216。 管腳26——XOUT 、27——XIN：用于USB介面的12MHz 晶振輸出/輸入管腳。 216。 管腳10——VBUS：。216。 管腳30——RREF：對USB PHY的內(nèi)部偏壓。 (177。1%)的電阻與地接。216。 管腳120——MDIO：配置通過PHY管理的數(shù)據(jù)輸入/輸出，且傳輸協(xié)議符合IEEE 。216。 PHY125MO、RX_CLK為重要時鐘管腳，在工作時通過電阻連接地面。216。 TXD0、TXDTXDTXD3為重要信號線，它們的匹配阻抗為 22 ohm。電路如圖48。216。 TXC上的預(yù)留電容為EMI組件，在EMI對策中切記不能大于10pf，否則會影響功能的實現(xiàn)。圖48 重要信號的匹配阻抗2. USB介面的晶振電路圖49 晶振電路在12MHz晶振電路中1MΩ的反饋電阻(R8)起到預(yù)留作用。C3和C4為晶振的匹配電容。在此電路中它的容值一定要為12pF,這樣選擇的原因是：在AX88178預(yù)計的理想的12MHz時鐘頻率范圍內(nèi)，可以給內(nèi)部大部分的鎖相環(huán)產(chǎn)生一個USB高速模式需要的480MHz時鐘信號。3. EEPROM——AT93C561） EEPROM介紹256M EEPROM AT93C56是AX88178芯片的EEPROM。它的作用是存儲數(shù)據(jù)信號。圖410是它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。圖410 EEPROM AT93C56內(nèi)部結(jié)構(gòu)EEPROM AT93C56的PIN腳定義：216。 CS:片選信號216。 SK:時鐘信號216。 DI:串行數(shù)據(jù)登錄216。 DO:串行數(shù)據(jù)輸出216。 VCC:電源（ TO 6V）216。 GND:接地216。 ORG:存儲結(jié)構(gòu)選擇（當(dāng)ORG接VCC時內(nèi)存為16位結(jié)構(gòu)，當(dāng)ORG接地時內(nèi)存為8位結(jié)構(gòu)，當(dāng)ORG引腳懸空時，內(nèi)部上拉電阻把內(nèi)存選擇為16位結(jié)構(gòu)）。216。 NC:不用連接216。 PE*:寫入保護2） EEPROM電路圖411 EEPROM電路AT93C56的1腳接AX88178的EECS引腳，通過AX88178的EECS引腳對AT93C56進行片選；2腳接AX88178輸出的CLOCK信號；3腳和4腳同時接AX88178的EEDIO引腳來進行數(shù)據(jù)輸入與輸出；5腳為接地引腳；6腳是通過一個上拉電阻接VCC，存儲器選擇的是16位結(jié)構(gòu)；7腳為NC腳不上件；8腳為電壓輸入引腳。4. BYPASS電容電路圖412 BYPASS電容圖412所示為電源的BYPASS電容。它們主要起兩個作用：一是作為蓄能電容，避免由于電流的突變而使電壓下降，相當(dāng)于濾除紋波。二是旁路掉主芯片的高頻噪聲。，而對40MHz以上的噪聲幾乎不起作用，（）。它們的共振頻率在20MHz以上，可以很好的去除高頻噪聲。 RTL8211CL電路設(shè)計圖413 RTL8211CLCL電路在RTL8211CL電路中包括了兩個LED燈電路、RTL8211CL電路、25MHz晶振電路和一些信號電路。下面就對其進行分析。1. RTL8211CL分析介紹1） RTL8211CL芯片介紹RTL8211CL芯片是一個高集成的以太網(wǎng)收發(fā)器，它兼容10BASET,100BASETX和1000BASET標(biāo)準(zhǔn)。在傳輸或發(fā)送以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包時，它的物理層提供一定的輔助功能。它使1000BASET模式的數(shù)據(jù)在MAC和PHY之間傳送，從而簡化千兆多媒體介面。2） RTL8211CL芯片特點178。 兼容10BaseT IEEE 。178。 支持自動感應(yīng)傳輸。178。 完全支持10半/全雙工、100半/全雙工和1000全雙工模式。178。 。178。 支持25MHz的外部晶振信號或25MHz的時鐘信號。 3) RTL8211CL電路分析圖414 RTL8211CL電路設(shè)計圖從圖414中可以知道，RXD0、RXDRXDRXDRX_CLK、RX_CTL為重要信號線，其在線的22ohm電阻為匹配PCB阻抗的電阻，根據(jù)實際情況可以調(diào)換到所需阻值，以達到實現(xiàn)所需功能的目的。2. 25MHz晶振電路圖415 25MHz晶振電路25MHz信號為網(wǎng)絡(luò)介面提供起振頻率。為了降低產(chǎn)品的不良率，晶振采用了 49US封裝。晶振旁邊的兩個電容是它的匹配電容，主要用于匹配振蕩電路，使電路易于啟振并處于合理的激勵態(tài)下，匹配電容同時對頻率也有一定的“微調(diào)”作用。3. LED燈電路圖416 LED燈電路兩個LED燈是顯示RJ45接口的數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)和數(shù)據(jù)傳輸速率的。傳輸速率是用綠色的燈,當(dāng)產(chǎn)品實別到網(wǎng)絡(luò)時它就會亮起來；數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)用橙色的燈顯示，在有數(shù)據(jù)傳輸時它會處于閃爍狀態(tài)。 RJ45接口電路設(shè)計1. RJ45介紹RJ45 型網(wǎng)線插頭又稱水晶頭，共有八芯做成，廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)和 ADSL 寬帶上。RJ45是各種不同接頭的一種類型（例如：RJ11也是接頭的一種類型，不過它是電話上用的）。RJ45接口是10BASET和100BASETX網(wǎng)速常用的以太網(wǎng)接口。在具體應(yīng)用時，RJ45 型插頭和網(wǎng)線有兩種連接方法（線序）：一種是綠白、綠、橙白、藍、藍白、橙、棕白、棕的T568A 線序；另一種是橙白、橙、綠白、藍、藍白、綠、棕白、棕的T568B 線序（常用）。示意圖如圖417所示。圖417 T568A 線序（左）和T568B線序（右）接法示意圖2. RJ45的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在網(wǎng)卡的電路中網(wǎng)絡(luò)變壓器是一定要有的。而在此電路中應(yīng)用是沒有看到網(wǎng)絡(luò)變壓器的，這是為什么呢？原因是選用的RJ45。此設(shè)計中的RJ45內(nèi)置有網(wǎng)絡(luò)變壓器。這樣設(shè)計不僅可以節(jié)省空間而且也使電路簡單化。從RJ45的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖中我們可以更方便的了解網(wǎng)絡(luò)變壓器的原理。圖418為RJ45的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。圖418 RJ45的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3. RJ45接口電路分析圖419 RJ45接口電路圖419中的RJ45的管腳連接與普通的10M/100M的RJ45的管腳連接是不同的。一般的10M/100M的RJ45的管腳只要兩對TX/RX信號的連接就可以了，而1000M的RJ45接口的8個管腳都進行了連接。RJ45附近的電容都是為了濾除雜波而存在的。5 USB TO Gigabit LAN網(wǎng)卡的程序設(shè)計5．1 網(wǎng)卡程序基礎(chǔ) NDIS網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序接口規(guī)范體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序接口規(guī)范(NDIS)描述了網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)驅(qū)動程序與上層協(xié)議驅(qū)動程序之間的通信接口規(guī)范，它包繞在每一個網(wǎng)卡驅(qū)動程序周圍，屏蔽了底層物理硬件的不同，從而使網(wǎng)卡與協(xié)議無關(guān)，提供允許多網(wǎng)卡驅(qū)動與多協(xié)議的任意組合。圖51給出了Windows2000下驅(qū)動程序的結(jié)構(gòu)圖。從圖中可以看到，Win2000在邏輯鏈路控制層(LLC)和媒體訪問控制層(MAC)之間提供了NDIS接口，在會話層和傳輸層提供了傳輸協(xié)議驅(qū)動接口(TDI)。協(xié)議驅(qū)動和網(wǎng)卡驅(qū)動的交互是通過NDIS進行的。圖51 Windows2000下驅(qū)動程序的結(jié)構(gòu)圖NDIS支持包括下列3種類型的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序：(1)網(wǎng)卡驅(qū)動：直接管理網(wǎng)卡。(2)中間驅(qū)動：對于上層驅(qū)動而言，它像一個小端口驅(qū)動；對于下層小端口驅(qū)動程序來說，它像一個協(xié)議驅(qū)動程序。(3)協(xié)議驅(qū)動：提供TDI。 網(wǎng)卡的軟件組成網(wǎng)卡軟件部分包括固件、驅(qū)動程序和配置管理軟件，如圖52所示。圖52 網(wǎng)卡軟件結(jié)構(gòu)固件是網(wǎng)卡上最基本的控制系統(tǒng)，主要基于MAC芯片來實現(xiàn)對整個網(wǎng)卡的控制和管理。驅(qū)動程序使用固件提供的軟件編程接口，對網(wǎng)卡進行控制，配合固件完成數(shù)據(jù)的收發(fā)以及對信息幀的處理，并向NDIS提供網(wǎng)卡信息查詢和設(shè)置的接口。配置管理軟件則向用戶實時提供網(wǎng)卡的狀態(tài)。 網(wǎng)卡驅(qū)動程序的實現(xiàn)開發(fā)一個USB接口的網(wǎng)卡的驅(qū)動程序必須符合NDIS。一個綜合的小端口驅(qū)動程序的基本結(jié)構(gòu)如圖53所示。圖53 與USB驅(qū)動程序接口的NDIS小端口驅(qū)動程序結(jié)構(gòu) USB TO Gigabit LAN網(wǎng)卡程序說明 USB TO Gigabit LAN網(wǎng)卡程序結(jié)構(gòu)USB TO Gigabit LAN網(wǎng)卡程序結(jié)構(gòu)如圖54所示。搭建軟硬件開發(fā)環(huán)境搭建程序框架設(shè)置正確DDK路徑，用于編譯構(gòu)建程序編寫功能注冊函數(shù)，調(diào)試編寫輔助函數(shù)構(gòu)建sys文件，利用inf文件在樣機中安裝測試。圖54 USB TO Gigabit LAN網(wǎng)卡程序結(jié)構(gòu) 網(wǎng)卡的主要函數(shù)功能描述一. 入口函數(shù)：DriverEntry()1. 初始化包裹NdisMInitializeWrapper函數(shù)，NdisMInitializeWrapper分配一個結(jié)構(gòu)來代表這個聯(lián)系，來存儲NDIS庫所需的微端口相關(guān)的信息，并且返回NdisWrapperHandle，它是代表這個微端口NIC驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)的句柄。2. 注冊微端口調(diào)用NdisMInitializeWrapper產(chǎn)生與NDIS庫的一個連接后，它必須初始化一個NDIS_MINIPORT_CHARACTERISTICS類型的結(jié)構(gòu)。步驟：(1) 指定NDIS版本號(2) 注冊MiniPortxxx函數(shù)(3) 為中斷支持的注冊處理程序(4) 為無連接微端口選擇一個發(fā)送函數(shù)(5) 為無連接微端口選擇一個接收函數(shù)(6) 注冊一個分配完成處理程序(7) 注冊一個掛起檢測(CheckForHang) 處理程序二．初始化函數(shù)： 對應(yīng)handler：InitializeHandlerNDIS_STATUS AX88178Init( OUT PNDIS_STATUS OpenErrorStatus, OUT PUINT SelectedMediumIndex, IN PNDIS_MEDIUM MediumArray, IN UINT MediumArraySize, IN NDIS_HANDLE MiniportAdapterHandle, IN NDIS_HANDLE WrapperConfigurationContext){1. 注冊一個NIC(1) 分配一個適配器指定的環(huán)境區(qū)域(2) 讀取配置信息(3) 注冊NIC（調(diào)用NdisMSetAttributes函數(shù)）2． 聲明資源 (1) 分配內(nèi)存調(diào)用Ndis