Chọn IC điều khiển Ethernet Gigabit

Nếu bạn đã sử dụng dịch vụ của Google hoặc Amazon, thì bạn đã tận dụng một hoặc nhiều trung tâm dữ liệu. Các sản phẩm mà chúng ta mua hàng ngày phụ thuộc vào sự kết nối giữa các tài sản sản xuất, và máy tính trong văn phòng của bạn sẽ không thể kết nối với nhau nếu không có WiFi, sợi quang và đồng. Ethernet là xương sống của các LAN hiện đại và sẽ không biến mất trong thời gian sắp tới. Các nhà thiết kế làm việc trên các sản phẩm có khả năng Ethernet sẽ cần phải điều hướng qua cảnh quan của các lựa chọn linh kiện.

Nếu bạn đang thiết kế sản phẩm để hoạt động ở tốc độ gigabit, bạn sẽ cần phải so sánh nhiều lựa chọn linh kiện hỗ trợ thiết bị mạng. Lớp PHY của bạn chịu trách nhiệm giao tiếp với sợi quang hoặc đồng, nhưng linh kiện điều khiển chính là một IC điều khiển Ethernet gigabit. Linh kiện quan trọng này cung cấp giao diện giữa bộ xử lý trung tâm và lớp vật lý của bạn, và bạn sẽ cần phải chọn IC phù hợp cho ứng dụng tiếp theo của mình.

Thông số kỹ thuật của IC điều khiển Ethernet gigabit

Nếu bạn đang làm việc ở những tốc độ trung gian, như 1 GbE hoặc 10 GbE, bạn sẽ cần phải chọn một IC điều khiển Ethernet gigabit có thể giao tiếp với PHY và bộ xử lý phía trên. Có một loạt các bộ xử lý có sẵn trên thị trường, và không phải tất cả trong số này đều chứa một hệ thống phụ Ethernet tích hợp. Một số FPGA có giá trị cao sẽ bao gồm một hệ thống phụ Ethernet tích hợp có thể chạy ở tốc độ 100 Gbit/s hoặc nhanh hơn trên một chip duy nhất, mặc dù với chi phí hàng nghìn đô la. Các loại bộ điều khiển này thường được sử dụng trong các đơn vị gắn kệ hoặc backplane cho Ethernet qua sợi quang. Cáp quang là phương tiện quan trọng cho những ứng dụng tốc độ cao cực kỳ này.

Nếu bạn đang thiết kế một giải pháp phạm vi trung gian, bạn vẫn có thể truyền dữ liệu qua đồng xoắn đôi. Lưu ý rằng đồng vẫn phù hợp cho 10 GbE trên các khoảng cách hạn chế, mặc dù thường yêu cầu bù trừ kênh và cân bằng trước trong các liên kết dài hơn (ví dụ, kênh SerDes). Vị trí của một IC điều khiển trong một sản phẩm có khả năng Ethernet tương tự như được hiển thị dưới đây:

Kiến trúc bộ điều khiển và hệ thống phụ Ethernet.

Ở đây, bộ điều khiển cung cấp giao diện giữa tất cả các thành phần phía trên, lớp PHY, và bất kỳ thiết bị ngoại vi nào. Kết thúc từ từ có thể được bao gồm tại đầu ra của bộ điều khiển khi bộ điều khiển có giao diện lớp PHY tích hợp. Khi bạn đang cân nhắc các lựa chọn linh kiện của mình, hãy chú ý đến các thông số kỹ thuật sau:

• Tốc độ dữ liệu có sẵn: Nếu bạn xem các bảng dữ liệu, bạn sẽ thấy nhiều tốc độ dữ liệu khác nhau. Các thông số kỹ thuật GbE có khả năng tương thích ngược một phần, tức là, chúng hỗ trợ tốc độ thấp hơn khi cần thiết.
• Số lượng giao diện: Bộ điều khiển của bạn chỉ có thể hỗ trợ một số lượng giao diện nhất định. Các bộ điều khiển có giá cả phải chăng thường hỗ trợ 2-6 lớp PHY hoặc kênh SerDes.
• Các thành phần tích hợp: Các IC điều khiển khác nhau sẽ cung cấp các mức độ tích hợp khác nhau. Một số IC sẽ tích hợp magnetics, một hoặc nhiều giao diện PHY/SerDes, MAC, hoặc các thành phần/chức năng khác.
• Truy cập vào các thiết bị ngoại vi: Bộ điều khiển thường kết nối với một bộ xử lý hoặc hệ thống phụ trên cùng qua một giao diện tốc độ cao (ví dụ, PCIe), nhưng còn có các lựa chọn kết nối khác. Các giao diện I2C, GPIO và SPI là phổ biến trong các IC điều khiển Ethernet gigabit.

IC điều khiển 1 GbE và 10 GbE với PHY tích hợp

Các thành phần được hiển thị dưới đây chỉ là một phần của hệ sinh thái lớn hơn trong một thiết bị có khả năng Ethernet. Khi chi phí tăng lên, các tính năng, giao diện và tốc độ dữ liệu tối đa có sẵn cũng sẽ tăng.

Microchip, KSZ9893RNXI

IC chuyển mạch Ethernet gigabit KSZ9893RNXI từ Microchip bao gồm hai cổng với PHY 10/100/1000BASE-T tích hợp, và một cổng với MAC Ethernet 10/100/1000. IC này rất lý tưởng cho một loạt các ứng dụng, bao gồm chuyển mạch Ethernet độc lập, điểm truy cập WiFi, điều khiển công nghiệp và modem băng thông rộng. Các thanh ghi điều khiển tích hợp có thể truy cập qua I2C, SPI hoặc MIIM. Các điện trở kết thúc trên chip và biasing nội bộ cho các cặp vi sai giảm số lượng thành phần và tiêu thụ điện năng.

Đối với nhà thiết kế quan tâm đến quản lý điện năng, IC này bao gồm các tính năng quản lý điện năng, nơi đồng hồ được tắt và chuyển mạch có thể vào chế độ ngủ. Nếu bạn đang thiết kế một chuyển mạch hoặc bộ định tuyến cho mạng Ethernet gigabit, thì thành phần này là một lựa chọn xuất sắc. Việc tích hợp các giao diện PHY vào thành phần này cũng tiết kiệm không gian trên bảng mạch cho các tính năng và thành phần khác.

Sơ đồ khối của chuyển mạch Ethernet KSZ9893RNXI. Từ bảng dữ liệu KSZ9893RNXI.

Intel, NHI350AM4 S LJ3Z

IC điều khiển Ethernet gigabit NHI350AM4 S LJ3Z từ Intel cung cấp 1 GbE với mức giá cao hơn, nhưng nó bao gồm bốn PHY 1 GbE tích hợp và bốn kênh SerDes 1 GbE tích hợp cho các liên kết tầm xa. Thành phần này nhận dữ liệu qua PCIe 2.0 (5 Gbps) và giao diện 1000BASE-KX cho kết nối backplane máy chủ blade. Thành phần này được thiết kế đặc biệt để cung cấp 1 GbE qua đồng với tiêu thụ điện năng thấp trong môi trường văn phòng, công nghiệp hoặc trung tâm dữ liệu.

IC điều khiển Ethernet gigabit NHI350AM4 S LJ3Z.

Intel, 82599

Ở phía cao của phổ giá, gia đình 82599 của bộ điều khiển Ethernet gigabit từ Intel chuyển hướng từ ứng dụng router/switch thông thường sang không gian ứng dụng rack-mount. Gia đình bộ điều khiển 10 GbE 82599 bao gồm ba phiên bản:

• 82599EB: Được thiết kế cho PCIe 2.0, XAUI, KX, KX4, BX, BX4, và CX4 interfaces (dual-port).
• 82599ES: Giao diện nối tiếp cho các ứng dụng blade (dual-port).
• 82599EN: Giao diện SFI nối tiếp cho các ứng dụng blade (single-port).

Hình dưới đây cho thấy sơ đồ giao diện cho gia đình IC 82599. Như có thể thấy trong sơ đồ, thành phần này bao gồm nhiều I/O và hỗ trợ tới 4 giao diện MAUI. Thành phần này thường kết nối với một switch 10 GbE hạ lưu qua một backplane, hoặc trực tiếp với một mạng 10 GbE qua các PHY MAUI tích hợp.

Sơ đồ giao diện chủ và cổng I/O trong IC bộ điều khiển Ethernet gigabit 82599. Từ bảng dữ liệu 82599.

Sản phẩm mạng mới của bạn sẽ cần bao gồm nhiều thành phần khác ngoài IC bộ điều khiển Ethernet gigabit. Bạn có thể tìm các thành phần khác cho Ethernet tốc độ cao mà bạn cần bằng cách tìm kiếm trên Octopart.

Hãy cập nhật với các bài viết mới nhất của chúng tôi bằng cách đăng ký nhận bản tin của chúng tôi.