1、9.功能描述9.1 主机接口主机接口是 ISA 总线兼容模式，有 8 个 IO 口基址，分别是300H、310H、320H、330H、340H 、350H 、360H、370H。IO 基址由设置引脚决定或者由EEPROM 重载。主机接口只有两个寻址口（addressing port） ，一个是索引口（ index Port） ，另一个是数据口（data port） 。CMD=0 时是索引口，CMD=1 时是数据口。索引口的内容是数据口的寄存器地址。在读写任何寄存器之前，必须通过索引口保存这些寄存器的地址。9.2 直接数据存取控制DM9000 提供了 DMA 功能、简化了内部存储器的存取。在初始
2、化了内部存储器的起始地址、发送了一个虚拟的读写指令将当前数据加载到内部数据缓冲区后，读写指令寄存器就可以读写内部指令寄存器的指定位置了。存储器地址将按照当前运行模式（如 8 位模式、16 位模式、32 位模式）递增，而且下一个存储器地址的数据将自动被加载到数据缓冲区。注意，第一次读取的一连串数据（即虚拟读写指令）必须忽略，因为这些数据是上一次读写指令的内容。内部存储器空间是 16K 字节。开始的 3K 字节用作包传输的数据缓冲区。接下来的13K 字节用作接收包的缓冲区。所以在写存储器操作时，当 IMR 的第七位置一时，如果存储器地址增量到达传输缓冲区的末尾（3K ）时将强置为 0。类似的，在读
3、存储器操作时，当 IMR 的第七位置一时，如果存储器地址增量到达接收缓冲区的末尾（16K）时将强置为0x0C00。9.3 数据包传输有两个传输包，依次是 INDEX I 和 INDEX II，可以被同时保存到发送 SRAM 中。发送控制寄存器（02H）控制着冗余校验码和便签（ pads）的插入。传输包的状态被分别记录在发送状态寄存器 I（03H）和发送状态寄存器 II（04H）中。传输的起始地址是 00H，软件复位或者硬件复位后，当前包是 INDEX I。首先使用DMA 口写数据到 TX SRAM，然后写字节数到的字节数寄存器，即发送包长度寄存器（0FCH/0FDH） 。置位发送控制寄存器（
4、02H）的 0 位。然后 DM9000 开始发送 INDEX I传输包。INDEX I 传输包发送结束前，INDEX II 传输包的数据可以移到 TX SRAM 中。INDEX I 传输包传输结束后，把 INDEX II 的字节数写到字节数寄存器，接着置位发送控制寄存器（02H）的 0 位，以发送 INDEX II 传输包的数据。接下来的传输包，依次名为INDEX I，II， III.，使用同样的方法传输。9.4 数据包接收接收存储器（RX SRAM）是一个环形数据结构。软复位或者硬复位之后，接收存储器的起始地址是 0C00H，每个数据包都有 4 字节的报头，紧接着是接收包的数据（冗余校验包含
5、报头和接收数据） 。4 字节报头的格式是，01H ，状态，字节数低字节，字节数高字节。注意，每一包的起始地址要符合合适的地址边界，地址边界取决于运行模式（8-bit，16-bit，或者 32-bit 模式） 。9.5 100BASETX 标准下的运作图 3 模块原理图提供了功能模块的概述，其中包括传输部分。传输部分包含以下几个模块：4B/5B 编码器；数据搅乱器（scramber） ；并串转换器；NRZ-NRZI 转换器；NRZI-MLT-3 转换器；MLT-3 驱动。9.5.1 4B5B 编码器4B5B 编码器将 MAC 协调层产生的半字节数据转换成 5 位的数据，然后发送，见表1。对于控制
6、、打包数据结合在码组（code group）中，这种转换是必须的。 4B5B 编码器将 MAC 报头的第一个字节替换成一个 J/K 码组对（11000 10001） 。然后 4B5B 编码器继续将接下来的 4bit 报头和数据替换成相应的 5B 码组。在传输包结束时，MAC 协调层的发送使能信号一旦失效， 4B5B 编码器就注入一对 T/R 码组，表示数据帧的结束。在一对 T/R码组之后， 4B5B 编码器将连续注入 IDLE 数据帧到发送数据流中，直到发送使能信号再次有效、检测到下一个发送数据包。DM9000 在 100BASE-TX 标准的发送器中还有一个旁路 4B5B 转换结果的选项，用
7、于支持例如 100 兆中继器等不需要 4B5B 转换的应用。9.5.2 数据搅乱器数据搅乱器用于控制来自于通过某些频域信号在媒介连接器和 100BASE-TX 标准的双绞线上辐射能量而产生的电磁干扰。通过搅乱数据，加载到线缆上的总能量就被随机分布到一个比较宽的频域内，降低电磁干扰。 。 。 。略9.5.3 并串转换器并串转换器接收来自数据搅乱器的并行 5B 已搅乱的数据，并将其转成串行数据。串行数据流将被送给 NRZ-NRZI 编码器模块。9.5.4 NRZ-NRZI 编码器在发送数据流已经被搅乱串行化之后，数据必须被转成 NRZI 编码格式，以兼容 TP-PMD 标准，该标准用于规范在 10
8、0BASE-TX 标准下 5 类无屏蔽双绞线中的数据传输。9.5.5 ML-3T 转换器MLT-3 转换器完成将来自 NRZ-NRZI 编码器的数据流转换成相位偏移了一个逻辑位的二进制数据流。9.5.6 MLT-3 驱动器MLT-3 转换器产生的二进制数据流被送给双绞输出的驱动器，驱动器将数据流转换成电流源，驱动发送变压器的一次绕组，产生一个最小的 MLT-3 电流信号。9.6 100BASE-TX 标准的接收器100BASE-TX 标准的接收器包含几个功能模块：将搅乱的 125Mb/s 的串行数据转换成同步的、半字节长度为单位的数据提供给介质无关接口（MII 接口） 。接收模块包含以下几个模
9、块：信号检测；数字自适应均衡；MLT-3 的二进制解码器；时钟恢复模块；NRZI-NRZ 解码器；串并转换；数据恢复；码组对齐；4B5B 解码器。9.6.1 信号检测信号检测功能完全适应 ANSI XT12 TP-PMD 100BASE-TX 标准中关于电压门限和时序参数规定的明细。9.6.2 自适应均衡当通过包铜双绞线高速发数据时，与频率有关系的衰减就成了关心的焦点。在高速双绞信号中，在正常的基于随机的搅乱数据流中，传输信号的频域变化范围很大。这种由于频率波动引起的衰减波动，必须被补偿以确保接收数据的完整性。在使用 MLT-3 编码时，为了确保传输质量，补偿必须能够自适应于安装环境的线长和线
10、缆类型。对于某种特定的使用情况下，选择较长的线缆就必须提供较显著的补偿，而选择较短的线缆时需要提供相对较小的补偿，以免造成欠补或者过补。所以补偿或者均衡必须能够自适应以确保接收信号与线长无关。9.6.3 MLT-3-NRZI 解码器DM9000 从数字自适应均衡器中解出 MLT-3 编码信息并转成 NRZI 编码数据。9.6.4 时钟恢复模块时钟恢复模块从 MLT-3-NRZI 解码器中接受数据。时钟恢复模块锁定该数据流，从中提取 125Mhz 参考时钟。提取出来的同步的时钟和数据提供给 NRZI-NRZ 解码器。9.6.5 NRZI-NRZ 解码器为了兼容 TP-PMD 标准（该标准是为了保
11、证 100BASE-TX 标准下 5 类无屏蔽双绞线上得数据传输而提出的） ，发送的数据流必须是 NRZI 编码形式的。而在接收端这种转换过程必须反过来，即将 NRZI 转换成 NRZ。NRZI 数据流来自时钟恢复模块。然后再将 NRZ 数据流送给串并转换模块。9.6.6 串并转换串并转换器接收 NRZ 码流，并将其转换成并行数据提供给反搅乱模块。9.6.7 数据恢复模块由于发送数据时需要搅乱数据以控制电磁干扰，接收器必须将接收的数据恢复。反搅乱器从串并转换器接收搅乱的并行数据，并将数据恢复，然后提供给码组对齐模块。9.6.8 码组对齐（code group alignment）码组对齐模块接
12、收来自数据恢复模块的未对齐的 5B 数据，并将其转换成 5B 码组数据。码组对齐发生在 J/K 码组被检测到之后，随后的数据与一个确定的边界对齐。9.6.9 4B5B 解码器4B5B 解码器的功能类似于一个查找表，把一个 5B 码组翻译成一个 4B 数据。当收到一帧数据时，前两个 5B 码组是帧开始的定界符（ J/K 符号） 。除去 J/K 符号对，替换成两个半字的报头。最后两个码组是帧结束定界符（T/R 符号） 。T/R 符号也要从半字中除去，然后将数据提供给 MAC 协调层。9.7 10BASE-T 标准下的操作10BASE-T 的收发器和 IEEE 802.3u 兼容。当 DM9000
13、运行在 10BASE-T 模式下时，编码策略是 Manchester。处理的发送数据以半字的格式提供给 MII 接口，然后再转换成串行数据流，再使用 Manchester 方式编码。当接收数据时，Manchester 编码方式的串行数据流先被解码，然后转换成半字格式提供给 MII 接口。9.8 冲突检测对于半双工操作，当发送和接收通道同时有效时，就会检测到冲突。当检测到冲突时，冲突就会被报告给 MII 接口的 COL 信号。冲突检测在全双工操作时是无效的。9.9 载波检测载波检测在半双工操作的发送或者接收数据期间起作用。在全双工操作期间，载波检测仅在接收时有作用。9.10 自动谈判自动谈判的目
14、的是提供一种方法在两个互联的器件间交换信息，自动配置两个器件以发掘器件的最大潜力。注意，自动谈判不能测试两个连接部分的电气特性。自动谈判功能提供一种方法，使得器件可以向远处连接的器件通知它所支持的操作模式，认可接收的数据和常见操作模式的协议，拒绝非共有的操作模式。使得器件在两端以最好的共有的操作模式建立一种连接。如果在两个期间间存在多种共有的操作模式，自动谈判功能提供一种机制使器件抉择出一个操作模式，该机制就是预定义优先级。对于那些不支持自动谈判功能的器件，自动谈判还提供了一个并行数据监测功能。在并行数据监测期间没有配置信息的交换。取而代之的是，接收信号的监测。如果发现接收信号符合接收器件支持
15、的某种模式，这种模式的连接就会自动建立。这就使得不支持自动谈判而支持某个共同操作模式的器件和支持自动谈判的器件建立连接。9.11 低功耗模式信号检测电路是一直工作的，无论介质上是否有信号。DM9000 会自动关闭电源，进入低功耗模式，无论它的操作模式是被动的还是主动的。当进入低功耗模式后，发送电路仍然以最小的功耗发出快速连接脉冲。如果从介质中检测到有效信号，可能是被动连接脉冲，可能是 10BASE-T 正常连接脉冲，也可能是 100BASE-TX MLT3 信号，器件都会被唤醒、重新开始正常操作模式。可以向 MII 寄存器的 REG.16.4 写零失能低功耗模式。9.11.1 电源关闭模式MII 寄存器 REG.0.11 置高，器件进入电源关闭模式，关闭所有的发送、接收功能和MII 接口功能，MDIO/MDC 管理接口除外。9.11.2 减小发送功耗模式在设计中，在 TX 侧 1.25:1 转化比率的变压器，并在 BGRES 和 AGND 间连接 8.5K 电阻，TXO+和 TXO-的上拉电阻在 50 欧到 78 欧之间变化，可减少约 20%的发送功耗。
