Главная / Каталог / Полупроводники / Интерфейсные модули и микросхемы / Компания WizNet / Микросхемы для построения сетей Ethernet / Микросхема W3150A+

Микросхема W3150A+

 

Микросхема W3150A+ выпущена компанией WIZnet осенью 2006 года и до сих пор с успехом применяется многими производителями, реализующими подключение своих устройств к сети Ethernet. Как и ее предшественница (W3150A), она является изделием класса ASIC (Application Specific Integrated Circuit), выполненным по технологии i2Chip. В W3150A+ аппаратно реализованы протоколы уровней OSI: канального, сетевого и транспортного, но не реализован аппаратно физический уровень (PHY). В качестве протокола канального уровня W3150A+ реализует Ethernet MAC и готовит данные к последующей передаче данных по линиям 10BaseT/100BaseTX.

Микросхема W3150A+ является полноценными сетевым контроллером, позволяющим организовать передачу данных по сети со скоростью до 25 Мбит/c.

Чип W3150A+ является следующим поколением кристалла W3100A-LF и, аналогично своему предшественнику, предназначен для аппаратной реализации скоростного Ethernet-интерфейса для сетевых стандартов 10BaseT/100BaseTX. Микросхема W3150A+ содержит аппаратную реализацию стека протоколов

 

 TCP/IP. Помимо стеков TCP/IP, W3150A+ аппаратно поддерживает протоколы: TCP, UDP, IP, ICMP, ARP, MAC, а также PPPoE (Point-to-point over Ethernet) с аутентификацией по протоколам PAP/CHAP.
Протокол PPPoE был специально разработан для реализации прямого широкополосного соединения между двумя точками обмена данными. Такой протокол может использоваться, например, в стандарте высокоскоростной связи DSL. В этом случае обычный DSL-модем переключается в режим PPPoE и преобразует данные Ethernet в формат, использующийся в обычной линии ATM.
Следует отметить, что большинство DSL модемов имеют встроенную поддержку PPPoE. Программная реализация PPPoE обычно представляет собой набор драйверов для определенной операционной системы и прилагается в комплекте с DSL-модемом. Такие драйверы весьма затруднительно портировать во встраиваемое устройство. Поэтому, при необходимости использовать встраиваемое DSL устройство для обмена данными по линии Ethernet, целесообразно использовать специальный DSL модем, который может автоматически переходить в режим PPPoE.

Кристал W3150A+ может использоваться в паре с DSL-модемом, не имеющим собственной поддержки протокола PPPoE.  

Общие свойства и различия W3150A+ и W3100A-LF

Поскольку микросхема W3150A+ является развитием W3100A-LF, то существует ряд свойств, присущих им обоим:

  • Аппаратная поддержка протоколов TCP/IP;
  • Одновременная поддержка 4-х соединений;
  • Скорость обмена данными до 25 Mbps;
  • Стандартный сетевой интерфейс MII;
  • Поддержка 10BaseT/100BaseTX в полнодуплексном режиме;
  • Напряжение питания 3,3 В; линии ввода/вывода поддерживают уровни сигналов 5,0 В;
  • Корпус LQFP64.

     

Есть и отличия:

  • более совершенная технология производства — 0,18 мкм CMOS;
  • индустриальный рабочий температурный диапазон от –40 до +80 °С;
  • дополнительный аппаратный интерфейс SPI (Slave) для связи с управляющим микроконтроллером;
  • исполнение в соответствии со стандартом RoHS.

Следующая таблица иллюстрирует основные особенности кристалла W3150A+, отличающие его от W3100A-LF:

Свойство W3150A+
Исполнение  Бессвинцовая технология
Вычисление свободной памяти в Tx - буфере приемника  Не требуется
Вычисление свободной памяти в Rx - буфере передатчика  Не требуется
Поддержка протоколов  TCP, UDP, IP, ICMP, IGMP, ARP, PPPoE (с поддержкой протоколов аутентификации PAP и CHAP), Ethernet MAC
Пакеты "UDP Port unreachable Packet" - проверка существования адресата по указанным IP-адресу и номеру порта в режиме UDP  Поддерживаются
Интерфейсы подключения к микроконтроллеру  Direct (Clocked), Indirect (Clocked), SPI
Прерывания по событиям  Receiving, Timeout, Connecting, Closing
Механизм "TCP Keep Alive" для мониторинга работоспособности соединения в режиме TCP  Аппаратный, встроенный
Отправка UDP-пакетов по определенному MAC-адресу (без предварительных ARP-запросов)  Поддерживается
Регистр TX

 

_FSR (Tx Free Size Register), содержащий размер свободого буфера передатчика
Встроенный. Вычисляется аппаратно.
Регистр RX_RSR (Rx Received Size Register), содержащий размер полученных данных в буфере приемника  Встроенный. Вычисляется аппаратно.
Теневые регистры  Отсутствуют
Регистр ACK Pointer  Отсутствует
Размер регистра RD/WR Pointer  2 байта

 

W3150A+ работает совместно с внешним управляющим микроконтроллером (С51, AVR, ARM, PIC24 и т. д.), для которого представляется в виде «черного ящика», выполняющего рутинную работу по передаче данных. Роль процессора сводится лишь к обмену информацией с буферами приема-передачи сетевого контроллера и к программированию нескольких командных регистров W3150A+ для управления процессом обмена данными. Вся остальная работа выполняется без участия внешнего процессора. В качестве микросхемы PHY можно рекомендовать недорогие кристаллы производства Realtek и Davicom, которые не требуют программирования и ориентированы главным образом на встраиваемые системы. Совместная работа кристаллов W3150A+ и PHY полностью берет на себя обработку сетевого трафика, начиная с формирования передаваемого пакета и заканчивая выдачей сигналов в канал связи.

Обмен данными между управляющим микроконтроллером и W3150A+ идёт по интерфейсу SPI. Схема включения — стандартная.

 

Внешний микроконтроллер работает в режиме Master, сетевой контроллер WIZnet — в режиме Slave. Для обмена информацией используются линии MOSI/MISO, тактирование W3150A+ осуществляется от внешнего микроконтроллера по линии SCLK, линия /SS используется мастером для формирования временного «окна» для очередного обмена данными. Вывод SPI_EN должен быть установлен в состояние логической «1» для того, чтобы микросхема перешла в режим интерфейса SPI с внешним микроконтроллером. Если этот вывод удерживать в логическом «0», то выводы MOSI, MISO, SCLK и /SS работают в альтернативном режиме как адресные линии A для режима Direct Bus. Отметим также, что вывод SPI_EN «подтянут» внутренним резистором к «земле» внутри кристалла. Поэтому по умолчанию для обмена с внешним микроконтроллером аппаратно предустановлен режим Direct Bus. Это следует иметь в виду, так как предыдущая версия W3150A не имела такого дополнительного вывода. Точнее, вывод 33 был назначен как выходной сигнал PLOCK. Данный выходной сигнал удерживался микросхемой в низком уровне до тех пор, пока внутренняя ФАПЧ не выходила на рабочий режим генерации стабильной внутренней частоты. После этого сигнал на PLOCK выставлялся в «1» и кристалл был готов к работе.

W3150A+ работает по интерфейсу SPI в режиме Slave и поддерживает два наиболее распространенных режима — SPI Mode 0 и 3. Кристалл W3150A+ использует только два кода операции — Read и Write. Остальные коды операции игнорируются им, и по ним никаких действий не выполняется.

Процедура обмена данными по интерфейсу SPI между W3150A+ и микроконтроллером заключается в формировании и отправке 4-байтовой посылки в рамках временного «окна» на линии /SS. Информационные поля в посылке формируются в следующей последовательности: 1 байт кода операции, 2 байта адреса и 1 байт данных. Все три поля передаются старшими битами вперед (начиная с MSB).

 

Стуктурная схема микрсхемы W3150А+
 

 

  •  

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

 

 

 

 

Отладочное средство I EVB-B1+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Особенности и преимущества

  • Контроллер от ATMEL Atmega 128 на основе отладочной платы W3150A+ chip
  • 96 pin расширенный разъем для использования всех выводов AVR
  • Обеспечение работы  приложений с различными исходными кодами : Loopback, веб-сервер, Ping
  • Поддержка ISP & JTAG интерфейсов

 

Спецификация оборудования

 

ITEM

Описание

Базовая плата

UART

Последовательный порт RS232

Дисплей

Текстовый LCD (полутоновый серый 16 x 2)

PM-A1 Module

MCU

ATMEGA128 (128K Flash & 4K EEPROM)

Часы

8 МГц кварцевый резонатор

Внешняя память

SRAM (32 кБайт)

NM7010B+

TCP/IP

W3150A+

 

PHY

IP101A-LF (Ethernet PHY)

 

Разъем MAG Jack

RB1-125BAG1A

 

 

 

Документация

  • 01-Техническое описание W3150A+ (V 2.0.4)
  • 02-Краткое описание микросхемы W3150A+ (V. 2.5)
  • 03-Отчет о тестировании (Temperature Qulification Report) (V. 2.0.4)
  • 04-Руководство пользователя по работе с SPI интерфейсом W3150A+
  • 05-Дополнение к SPI руководству для решения CS проблем
  • 06-Микросхема W3150A+, старый драйвер (V. 1.0.6) от 2010-03-13
  • 07-Микросхема W3150A+, модифицированный драйвер (Modify an ARP error) (V. 1.0.7) от 2012-06-22
  • 08-Микросхема W3150A+, прошивка (V. 1.0.6) (Modification of Socket Command Part, Modification of SPI Part, Fixed bug in pppinit() function) от 2012-06-22
  • 09-Как использовать ADSL на 3150А+ от 2010-03-13
  • 10-Как использовать многоадресную рассылку на 3150А+, от 2013-Jan-25
  • 11-Микросхема W3150A+, Принципиальная схема, обновление от 2009-01-09
  • 12-Руководство пользователя EVB-B1+ (V. 1.1) от 2010-04-02
  • 13-Старая версия F/Ws (V. 1.2.0) от 2010-03-22
  • 14-Прошивка EVB-B1+ Firmware code v1.3.0.0. Loopback TCP сервер/клиент, Loopback UDP, PING, DNS, Webserver, DHCP (V. 1.3.0). Используется компилятор: WINAVR 4.3.2(20081118) (включают AVRSTUDIO файл проекта)
  • 15-Прошивка EVB_B1+ F/W (ver. 1.4) (новые ARP errata версии патчей, модифицированный сокет 'w3150a.c'& 'socket.c', а также исходная прошивка EVB-B1+ v1.3.0.0 от 2010-04-02)
  • 16-Принципиальная схема H/W schematic of EVB-B1+ от 2012-03-05
  • 17-Спецификация деталей (Partlist) EVB-B1+ от 2010-04-02
  • 18-инструменты EVB-B1+ . Материалы PAL и адрес для декодирования источника EVB-В1+ от 2012-03-05.
  • 19-инструменты EVB-B1+ . Rom File Maker - комплект инструментов для "ROM File System", оконная ПК программа. Необходим при разработке EVB F/W. От 2012-04-02.
  • 20-инструменты EVB-B1+ . AX1 - loopback тестовая программа от 2012-11-26.