特征

●完全符合IEEE 802.3u 10Base-T/100Base-tx-ic/" title="100Base-TX">100Base-TX/FX

●支持自動協商功能，符合IEEE 802.3u

●完全集成的物理層單芯片，直接接口到磁性

●集成10Base-T和100Base-tx-ic/" title="100Base-TX">100Base-TX收發器

●可選中繼器或節點模式

●FX模式下的遠端故障信號選項

●可選MII或RMII（減少MII）接口，位于100Base-tx-ic/" title="100Base-TX">100Base-TX

●10Base-T可選擇GPSI（7線）或MII模式。

●可選雙絞線或光纖模式輸出

●可選擇全雙工或半雙工操作

●具有屏蔽中斷輸出能力的MII管理接口

●提供環回模式，便于系統診斷

●LED狀態輸出指示鏈路/活動、Speed10/100和全雙工/碰撞。

●采用0.35μm CMOS工藝的3.3V單電源低功耗

●極低功耗模式：

—降功率模式（電纜檢測）

—斷電模式

—1:1或1.25:1變壓器的可選TX驅動器，用于額外的功率降低。

●兼容3.3V和5.0V兼容I/O

●48針LQFP小包裝（1x1 cm）

一般說明

DM9161是用于100Base-tx-ic/" title="100Base-TX">100Base-TX 100Base-fx-ic/" title="100Base-FX">100Base-FX和10Base-T操作的物理層、單芯片和低功耗收發器。在介質方面，它提供了一個直接接口，用于100Base-tx-ic/" title="100Base-TX">100Base-TX快速以太網的非屏蔽雙絞線5類電纜（UTP5），或10Base-T以太網的UTP5/UTP3電纜。通過媒體獨立接口（MII），DM9161連接到媒體訪問控制（MAC）層，確保不同供應商的高互操作性。

DM9161采用低功耗、高性能的CMOS工藝。它包含整個物理層IEEE802.3u定義的100Base-tx-ic/" title="100Base-TX">100Base-TX功能，包括物理編碼子層（PCS）、物理介質連接（PMA）、雙絞線物理介質相關子層（TP-PMD）、10Base-TX編解碼器（ENC/DEC）和雙絞線媒體訪問單元（TPMAU）。DM9161利用自動媒體速度和協議選擇，為自動協商功能提供了強大的支持。此外，由于內置波形濾波器，DM9161無需外部濾波器即可在100Base-tx-ic/" title="100Base-TX">100Base-TX或10Base-T以太網操作中將信號傳輸到介質。

方塊圖

LED配置

通電復位或軟件復位后，通過寫入PHY寄存器，LED每200ms閃爍一次。所有LED管腳都是雙功能管腳，通過相應地將其拉低或高，可以將其配置為高電平或低電平。如果引腳被拉高，LED在復位后處于低激活狀態。同樣，如果引腳被拉低，發光二極管激活高電平。

功能描述

DM9161快速以太網單片收發器提供IEEE 802.3u中規定的功能，集成了一個完整的100Base-tx-ic/" title="100Base-TX">100Base-TX模塊和一個完整的10Base-T模塊。DM9161提供了IEEE 802.3u標準（第22條）中定義的媒體獨立接口（MII）。

DM9161執行所有PCS（物理編碼子層）、PMA（物理媒體訪問）、TP-PMD（雙絞線物理介質相關）子層、10Base-T編碼器/解碼器和雙絞線媒體訪問單元（TPMAU）函數。圖1顯示了DM9161中實現的主要功能塊。

MII接口

DM 9161提供了IEEE 802.3u標準中定義的媒體獨立接口（MII）。MII接口的目的是在MAC調節層和PHY之間提供一個簡單、易于實現的連接。MII旨在使各種媒體之間的差異對MAC子層透明。

MII由半字節寬的接收數據總線、半字節寬的傳輸數據總線和控制信號組成，以便于PHY和協調層之間的數據傳輸。

•TXD（傳輸數據）是由調節子層相對于TXCLK同步驅動的半字節（4位）數據。對于斷言TXEN的每個TXCLK周期，PHY接受TXD（3:0）進行傳輸。

•輸出到MAC調節子層的TXCLK（傳輸時鐘）是一個連續時鐘，為TXEN、TXD和TXER信號的傳輸提供定時參考。

•來自MAC調節子層的TXEN（傳輸啟用）輸入表明MII上正在呈現半字節，以便在物理介質上傳輸。

•TXER（傳輸編碼錯誤）轉換與TXCLK同步。如果對一個或多個時鐘周期斷言TXER，并且斷言TXEN，則PHY將發出一個或多個符號，這些符號不是正在傳輸的幀中某處設置的有效數據分隔符的一部分。

•RXD（接收數據）是調節子層相對于RXCLK同步采樣的半字節（4位）數據。對于RXDV被斷言的每個RXCLK周期，RXD（3:0）從PHY傳輸到MAC調節子層。

•RXCLK（接收時鐘）輸出到MAC調節•子層是一個連續時鐘，為RXDV、RXD和RXER信號的傳輸提供定時參考。

•從PHY輸入的RXDV（接收數據有效）表示PHY正在向MAC調節子層呈現恢復和解碼的半字節。為了通過協調子層正確地解釋接收幀，RXDV必須包含幀，不遲于幀分隔符的開始，并排除任何結束流分隔符。

•RXER（接收錯誤）轉換與RXCLK同步。RXER將被斷言一個或多個時鐘周期，以向調節子層指示在從PHY傳輸到調節子層的幀中的某個地方檢測到錯誤。

•當發送或接收介質非空閑時，由PHY斷言CRS（載波檢測），當發送和接收介質空閑時，由PHY取消斷言。圖7-2描述了CRS在10Base-T和100Base-tx-ic/" title="100Base-TX">100Base-TX傳輸期間的行為。

100Base-tx-ic/" title="100Base-TX">100Base-TX操作

100Base-tx-ic/" title="100Base-TX">100Base-TX發射機在MII接收以25MHz時鐘記錄的4位半字節數據，并以100Mbps的速度向媒體輸出加擾的5位編碼MLT-3信號。片上時鐘電路將25MHz時鐘轉換為125MHz時鐘供內部使用。

ieee802.3u規范定義了與媒體無關的接口。接口規范定義了專用接收數據總線和專用傳輸數據總線。

這兩個總線包括各種控制和信號指示，以便于在DM9161和調節層之間進行數據傳輸。

100Base-tx-ic/" title="100Base-TX">100Base-TX傳輸

100Base-tx-ic/" title="100Base-TX">100Base-TX發射機由圖7-3所示的功能塊組成。100Base-tx-ic/" title="100Base-TX">100Base-TX發送部分將MII提供的4位同步數據轉換為加擾MLT-3125，每秒一百萬個符號的串行數據流。

圖7-3中的方框圖提供了傳輸部分包含的功能塊的概述。變送器部分包含以下功能塊：

- 4B5B編碼器

- 擾頻器

- 并串轉換器

- NRZ到NRZI編碼器

- NRZI至MLT-3

- MLT-3駕駛員

4B5B編碼器

4B5B編碼器將MAC調節層生成的4位（4B）半字節數據轉換成5位（5B）碼組進行傳輸，見參考表7-1。這種轉換是將控制和分組數據組合在代碼組中所必需的。4B5B編碼器在發送時用J/K碼組對（11000 10001）替換MAC前導碼的前8位。4B5B編碼器繼續用相應的5B碼組替換隨后的4B前導碼和數據半字節。在發送分組的末尾，當來自MAC調節層的發送使能信號解除斷言時，4B5B編碼器注入表示幀結束的T/R碼組對（0110100111）。在T/R碼組對之后，4B5B編碼器不斷地向發送數據流注入空閑數據，直到發送啟用被斷言并且檢測到下一個發送分組。

DM9161在100Base-tx-ic/" title="100Base-TX">100Base-TX發射機中包括一個旁路4B5B轉換選項，用于支持100Mbps中繼器等不需要4B5B轉換的應用。

擾頻器

在100Base-tx-ic/" title="100Base-TX">100Base-TX操作中，擾頻器需要通過在媒體連接器和雙絞線電纜上的頻譜分布發射能量來控制輻射發射（EMI）。

通過對數據進行置亂，呈現給電纜的總能量在較寬的頻率范圍內隨機分布。如果沒有加擾器，在與重復5B序列相關的頻率（如空閑符號的連續傳輸）下，電纜上的能量峰值可能超過FCC的限制。擾頻器輸出通過異或邏輯函數與來自碼組編碼器的nrz5b數據組合。結果是一個加擾的數據流，具有足夠的隨機性，以減少臨界頻率下的輻射發射。

并串轉換器

并行到串行轉換器從擾碼器接收并行5B加擾數據并將其序列化（將其從并行數據流轉換為串行數據流）。然后將序列化的數據流呈現給NRZ到NRZI編碼器塊

NRZ至NRZI編碼器

由于傳輸數據流已被置亂和序列化，因此必須對數據進行NRZI編碼，以與通過5類非屏蔽雙絞線電纜進行100Base-tx-ic/" title="100Base-TX">100Base-TX傳輸的TP-PMD標準兼容。

MLT-3轉換器

MLT-3轉換是通過將NRZI編碼器輸出的數據流轉換成兩個具有交替相位邏輯1事件的二進制數據流來實現的。

MLT-3驅動器

在MLT-3轉換器處創建的兩個二進制數據流被饋送到雙絞線輸出驅動器，該驅動器將這些流轉換為電流源，并交替驅動傳輸變壓器初級繞組的任一側，從而產生最小電流的MLT-3信號。MLT-3轉換器的方框圖見圖7-4。

4B5B代碼組

100Base-tx-ic/" title="100Base-TX">100Base-TX接收器

100Base TX接收器包含多個功能塊，這些功能塊將加擾的125Mb/s串行數據轉換為同步4位半字節數據，然后將其提供給MII。

接收部分包含以下功能塊：

- 自適應均衡器

- MLT-3到NRZI解碼器

- 時鐘恢復模塊

- NRZI到NRZ解碼器

- 串并聯

- 解擾器

- 代碼組對齊

- 4B5B解碼器

信號檢測

信號檢測功能符合ANSI XT12 TP-PMD 100Base-tx-ic/" title="100Base-TX">100Base-TX標準規定的電壓閾值和定時參數。

自適應均衡器

當通過銅雙絞線電纜高速傳輸數據時，基于頻率的衰減成為一個問題。在高速雙絞線信令中，由于加擾數據流的隨機性，在正常工作時傳輸信號的頻率含量會有很大的變化。必須補償由頻率變化引起的信號衰減的這種變化，以確保接收數據的完整性。為了確保采用MLT-3編碼時的傳輸質量，補償必須能夠根據安裝環境適應不同的電纜長度和電纜類型。為給定的實施方案選擇長電纜長度需要大量補償，在包括較短、衰減較少的電纜長度的情況下，這將是過度殺傷。相反，選擇需要較少補償的短或中間電纜長度會導致較長電纜的嚴重補償不足。因此，補償或均衡必須是自適應的，以確保接收信號的適當調節與電纜長度無關。

MLT-3至NRZI解碼器

DM9161將來自數字自適應均衡器的MLT-3信息解碼為NRZI數據。NRZI和MLT-3數據之間的關系如圖7-4所示。

時鐘恢復模塊

時鐘恢復模塊接收來自MLT-3到NRZI解碼器的NRZI數據。時鐘恢復模塊鎖定數據流并提取125MHz參考時鐘。提取并同步的時鐘和數據被提供給NRZI-to-NRZ解碼器。

NRZI至NRZ

傳輸數據流需要進行NRZI編碼，以便與通過5類非屏蔽雙絞線電纜進行100Base-tx-ic/" title="100Base-TX">100Base-TX傳輸的TP-PMD標準兼容。此轉換過程必須在接收端反轉。NRZI到NRZ解碼器從時鐘恢復模塊接收NRZI數據流，并將其轉換為NRZ數據流以呈現給串行到并行轉換塊。

串并聯

串并轉換器從NRZI-NRZ轉換器接收串行數據流，并將數據流轉換為并行數據以呈現給解擾器。

解擾器

由于加擾過程需要控制發射數據流的輻射發射，所以接收機必須對接收數據流進行解擾。解擾器接收來自串并轉換器的加擾并行數據流，解擾數據流，并將數據流呈現給代碼組對齊塊。

代碼組對齊

代碼組對齊塊從解擾器接收未對齊的5B數據并將其轉換為5B代碼組數據。代碼組對齊發生在檢測到J/K之后，后續數據在固定邊界上對齊。

4B5B解碼器

4B5B譯碼器的功能是作為一個查找表，將傳入的5B代碼組轉換為4B（半字節）數據。當接收幀時，接收到的前2個5位代碼組是開始幀分隔符（J/K符號）。對J/K符號對進行了剝離，并替換了前序模式的兩個半字節。最后兩個代碼組是幀結束分隔符（T/R符號）。

T/R符號對也從呈現給調節層的半字節中剝離。

10Base-T操作

10Base-T收發器符合IEEE 802.3u標準。當DM9161以10Base-T模式工作時，編碼方案為曼徹斯特。為傳輸而處理的數據以半字節格式提供給MII接口，轉換成串行比特流，然后進行曼徹斯特編碼。接收時，曼徹斯特編碼的比特流被解碼并轉換成半字節格式，以呈現給MII接口。

碰撞檢測

對于半雙工操作，當發送和接收信道同時激活時，會檢測到沖突。當檢測到碰撞時，MII接口上的COL信號將報告它。在全雙工操作中禁用碰撞檢測。

載波感應

在傳輸或接收數據期間，在半雙工操作中斷言載波檢測（CRS）。在全雙工模式下，僅在接收操作期間斷言CRS。

自動協商

自動協商的目標是提供一種在段連接設備之間交換信息的方法，并自動配置兩個設備以最大限度地利用它們的能力。需要注意的是，自動協商不會測試鏈路段特性。自動協商功能為設備提供了一種方法，用于向遠程鏈路伙伴通告支持的操作模式，確認接收和理解通用操作模式，并拒絕不共享的操作模式。這允許段兩端的設備以最佳的公共操作模式建立鏈路。如果兩個設備之間存在不止一個公共模式，則提供一種機制，以允許設備使用預定優先級解析功能解析為單一操作模式。

自動協商

自動協商還為不支持自動協商功能的設備提供并行檢測功能。在并行檢測期間，不交換配置信息，而是檢查接收信號。如果發現信號與接收設備支持的技術相匹配，將使用該技術自動建立連接。一個不支持自動協商模式的設備，但不支持此模式。

MII串行管理

MII串行管理接口由數據接口、基本寄存器集和寄存器集的串行管理接口組成。通過該接口，可以控制和配置多個PHY設備，獲取狀態和錯誤信息，并確定所連接的PHY設備的類型和功能。

DM9161管理功能對應于IEEE 802.3u-1995（第22條）的MII規范，適用于寄存器0至6以及供應商專用寄存器16、17、18、21、22、23和24。

在讀/寫操作中，管理數據幀的長度為64位，從MDC上的32個連續邏輯1位（前導碼）同步時鐘周期開始。幀分隔符（SFD）的開始由一個<01>模式表示，后跟操作代碼（OP）：<10>表示讀取操作，<01>表示寫入操作。對于讀操作，為MDIO提供寄存器地址字段和數據字段之間的2位周轉（TA）文件，以避免爭用。在周轉時間之后，從管理寄存器讀取或寫入16位數據。

串行管理接口

串行控制接口使用簡單的兩線串行接口，通過MII接口獲取和控制物理層的狀態。串行控制接口由MDC（管理數據時鐘）和MDI/O（管理數據輸入/輸出）信號組成。

MDIO引腳是雙向的，最多可由32個設備共享。

管理接口-讀取幀結構

管理接口-寫入幀結構

功率降低模式

信號檢測電路始終打開，以監視媒體上是否有信號。當電纜斷開時，DM9161將自動關閉電源并進入降功率模式，無論其運行模式是N路自動協商還是強制模式。在功率降低模式下，發射電路將以最小的功耗繼續發送快速鏈路脈沖。如果從介質檢測到有效信號，可能是N路快速鏈路脈沖、10Base-T正常鏈路脈沖或100Base-tx-ic/" title="100Base-TX">100Base-TX MLT3信號，則設備將喚醒并恢復正常工作模式。

自動降功率模式可以通過將0寫入寄存器16.4來禁用。

斷電模式

通過將Reg.0.11設置為1或將PWRDWN引腳拉高，進入斷電模式，這將禁用除MDC/MDIO管理接口之外的所有發送和接收功能以及MII接口功能。

降低發射功率模式

通過在TX側設計1.25:1匝比磁電阻，在BGRES和BGRESG引腳上使用8.5KΩ電阻，并將TX+/TX拉高電阻從50Ω改為78Ω，可獲得額外的發射功率降低。這種配置可以減少大約20%的發射功率。

申請須知

網絡接口信號路由

將變壓器盡可能靠近RJ-45連接器。將所有50Ω電阻器盡可能靠近DM9161 RX±和TX±引腳。從RX±和TX±到變壓器的線路應緊密成對地直接連接到變壓器。設計者應該注意不要交叉發送和接收對。一如既往，應盡量避免過孔。除了RJ-45到變壓器和變壓器到DM9161之間的TX±和RX±對之外，網絡接口應沒有任何信號。不應該有電力或變壓器網絡側下方區域的接地層，包括RJ-45連接器下的區域（參考圖10-1和10-2）。保持底盤接地遠離所有激活信號。RJ-45連接器和任何未使用的引腳應通過電阻分壓器網絡和2KV旁路電容器與底盤接地連接。

帶隙電阻器應盡可能靠近引腳47和48（參考圖10-1和10-2）。設計人員不應在帶隙電阻位置附近運行任何高速信號。

10Base-T/100Base-tx-ic/" title="100Base-TX">100Base-TX應用

10Base-T/100Base-tx-ic/" title="100Base-TX">100Base-TX（功率降低應用）

100Base-fx-ic/" title="100Base-FX">100Base-FX應用程序

功率去耦電容器

Davicom Semiconductor建議所有與位置的最佳距離小于3毫米）。所有電源引腳的去耦電容器按建議放置去耦電容器為0.1μF或0.01μF，盡可能靠近DM9161的電源板（根據設計布局要求）。

地平面布置

對于不符合特定FCC法規（第15部分）的卡，建議采用單接地平面方法。最小化電磁干擾。不良的接地平面劃分可能導致圖10-6和圖10-7所示為建議的接地布局更多的EMI發射，這可能會使網絡接口方案。

電源平面劃分

電源平面應在圖10-8和10-9中大致說明。使用的鐵氧體磁珠在100MHz時的阻抗至少應為75Ω。一個合適的珠子是松下表面丘珠，零件號。

EXCL4532U或同等產品。10μF、0.1μF和0.01μF電解旁路電容器應連接在鐵氧體磁珠每側的DVDD和DGND之間。

磁學選擇指南

變壓器要求見表10-2。滿足這些要求的變壓器有各種各樣的磁性制造商。設計師在應用中使用前，應測試和鑒定所有磁性材料。表10-2中列出的變壓器是電氣等效的，但可能不是針對腳等效。

　　安芯科創是一家國內芯片代理和國外品牌分銷的綜合服務商,公司提供芯片ic選型、藍牙WIFI模組、進口芯片替換國產降成本等解決方案,可承接項目開發,以及元器件一站式采購服務,類型有運放芯片、電源芯片、MO芯片、藍牙芯片、MCU芯片、二極管、三極管、電阻、電容、連接器、電感、繼電器、晶振、藍牙模組、WI模組及各類模組等電子元器件銷售。（關于元器件價格請咨詢在線客服黃經理：15382911663）

　　代理分銷品牌有：ADI_亞德諾半導體/ALTBRA_阿爾特拉/BARROT_百瑞互聯/BORN_伯恩半導體/BROADCHIP_廣芯電子/COREBAI_芯佰微/DK_東科半導體/HDSC_華大半導體/holychip_芯圣/HUATECH_華泰/INFINEON_英飛凌/INTEL_英特爾/ISSI/LATTICE_萊迪思/maplesemi_美浦森/MICROCHIP_微芯/MS_瑞盟/NATION_國民技術/NEXPERIA_安世半導體/NXP_恩智浦/Panasonic_松下電器/RENESAS_瑞莎/SAMSUNG_三星/ST_意法半導體/TD_TECHCODE美國泰德半導體/TI_德州儀器/VISHAY_威世/XILINX_賽靈思/芯唐微電子等等

免責聲明：部分圖文來源網絡，文章內容僅供參考，不構成投資建議，若內容有誤或涉及侵權可聯系刪除。