徐匯網(wǎng)絡(luò)連接器規(guī)格

摘要　在自動(dòng)化控制及其他民用設(shè)備、工業(yè)控制如電力設(shè)備系統(tǒng)等領(lǐng)域，眾多設(shè)備的對(duì)外通訊接口仍然是低速串口。但低速串口有其固有的缺點(diǎn)：無法集中、全面、準(zhǔn)確而實(shí)時(shí)地監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。本文介紹基于微處理器SEP3203串口以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器的以太網(wǎng)接口的軟硬件設(shè)計(jì)方法，它可以變傳統(tǒng)的串口通訊為網(wǎng)絡(luò)通訊，實(shí)現(xiàn)串口設(shè)備的快速聯(lián)網(wǎng)。1引言在自動(dòng)化控制及其他民用設(shè)備、工業(yè)控制如電力設(shè)備系統(tǒng)等領(lǐng)域，眾多設(shè)備的對(duì)外通訊接口仍然是低速串口。因此現(xiàn)有系統(tǒng)的缺點(diǎn)是：無法集中、全面、準(zhǔn)確而實(shí)時(shí)地監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。隨著以太網(wǎng)在工業(yè)、商業(yè)領(lǐng)域的大規(guī)模使用以及網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化強(qiáng)勁勢頭的到來，用戶與供應(yīng)商迫切需要在任何時(shí)間和任何地點(diǎn)都可以實(shí)時(shí)訪問數(shù)據(jù)和進(jìn)行控制，做到遠(yuǎn)程快速故障分析與處理、設(shè)備的遠(yuǎn)程維護(hù)，以便提高質(zhì)量，提高工作效率并降低整體成本。完全換掉這些串口通訊的設(shè)備是既不經(jīng)濟(jì)也不可行的。針對(duì)一些實(shí)際需求，采用串口以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器就是解決這些問題的最佳解決方案。本課題串口以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器正是在這一要求下設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品, 本文就是本課題下的子課題部分。2基于ARM7TDMI的SEP3203微處理器簡介ARM7TDMI處理器是ARM7處理器系列成員之一，是目前應(yīng)用較廣的32位高性能嵌入式RISC處理器，SEP3203[1]是東南大學(xué)國家專用集成電路系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心基于ARM7TDMI處理器內(nèi)核設(shè)計(jì)的16/32位RISC微處理器芯片。它面向低成本手持設(shè)備和其它通用嵌入式設(shè)備，為用戶提供了豐富的外設(shè)、低功耗管理和低成本的外存配置。３串口以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器中與以太網(wǎng)接口相關(guān)的電路結(jié)構(gòu)為了實(shí)現(xiàn)該轉(zhuǎn)換模塊的研究，首先要選擇一個(gè)硬件平臺(tái)即嵌入式處理器。由于ARM是基于精簡指令系統(tǒng)（RISC）的32位內(nèi)核，代碼效率高，運(yùn)行速度快，綜合性能強(qiáng)，在基于ARM體系結(jié)構(gòu)的嵌入式CPU中，基于ARM7TDMI體系結(jié)構(gòu)的SEP3203嵌入式微處理器擁有較好的技術(shù)支持，因此本轉(zhuǎn)換器選擇SEP3203作為硬件平臺(tái)；轉(zhuǎn)換系統(tǒng)必須要有電源，供整個(gè)系統(tǒng)用；系統(tǒng)工作時(shí)需要有工作時(shí)鐘，因此本系統(tǒng)需要有時(shí)鐘電路；由于用戶需要的轉(zhuǎn)換器要有串口、USB和以太網(wǎng)口下載等功能，由于本文只針對(duì)以太網(wǎng)口，其它兩個(gè)接口本文不作介紹。以太網(wǎng)口與嵌入式芯片之間要有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)模塊，現(xiàn)把與以太網(wǎng)口相關(guān)電路結(jié)構(gòu)的部分設(shè)計(jì)顯示如圖1所示。4　網(wǎng)絡(luò)接口電路的硬件設(shè)計(jì)SEP3203芯片內(nèi)部沒有集成網(wǎng)絡(luò)模塊，但SEP3203芯片設(shè)計(jì)的接口豐富，可以方便地?cái)U(kuò)展。考慮使用中可能對(duì)網(wǎng)速的要求比較高，因此本系統(tǒng)選用了10M的以太網(wǎng)接口。本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口采用REALTEK公司的RTL8019芯片。RTL8019AS 是一種高度集成的以太網(wǎng)芯片，能簡單的實(shí)現(xiàn)Plug and Play 并兼容NE2000。由于它擁有三種等級(jí)的掉電模式，所以它是綠色電腦的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的理想選擇。在全雙工模式下，如果是連接到一個(gè)同樣是全雙工的交換機(jī)或集線器，就可實(shí)現(xiàn)同時(shí)接收和發(fā)送[2]。RTL8019AS支持16KByte、32KByte、64KByte的BROM，另外還支持FLASH MENORY和頁訪問方式，最大支持4MByte（16K×256），此外還支持在運(yùn)行完BROM 后釋放內(nèi)存以供系統(tǒng)其他程序的運(yùn)行。網(wǎng)絡(luò)接口模塊的系統(tǒng)連接示意圖如圖2所示。由圖2可知，以太網(wǎng)接口通過系統(tǒng)總線外擴(kuò)而成。RTL8019AS的地址使用方式有5位、8位、11位三種。使用5位地址就可以訪問RTL8019AS所有的寄存器，實(shí)現(xiàn)最簡單的網(wǎng)絡(luò)功能。本系統(tǒng)使用8位地址滿足了操作系統(tǒng)對(duì)遠(yuǎn)程DMA端口的需求。網(wǎng)絡(luò)接口模塊和SEP3203微處理器的連接線比較簡單，在PCB板上布線比較規(guī)則。網(wǎng)絡(luò)接口芯片RTL8019的實(shí)際電路連接圖見參考文獻(xiàn)[3]。網(wǎng)口選用了內(nèi)置變壓及指示燈的RJ45網(wǎng)絡(luò)接口，實(shí)際電路圖如圖3[4]所示， 對(duì)比SEP3203微處理器的SRAM接口協(xié)議，由于總線沒有等待信號(hào)，所以沒有使用IOCHRDY信號(hào)。由于SEP3203微處理器總線的最低數(shù)據(jù)位寬是16位，所以IOCS16B固定置于16位方式。5軟件平臺(tái)Nucleus綜合考慮各個(gè)因素，我們選擇了嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Nucleus。Nucleus PLUS是美國著名RTOS廠商(ATI)(Accelerated Technology Inc)公司為實(shí)時(shí)嵌入式應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一個(gè)搶先式多任務(wù)操作系統(tǒng)內(nèi)核，其95％的代碼是用ANSI C寫成的，非常便于移植并支持大多數(shù)類型的處理器。Nucleus PLUS是一組C函數(shù)庫，下載到目標(biāo)板的RAM中或直接燒錄到到目標(biāo)板的ROM中執(zhí)行。在典型的目標(biāo)環(huán)境中，Nucleus PLUS核心代碼一般不超過20K字節(jié)大小，內(nèi)核規(guī)模非常小。Nucleus PLUS除提供功能強(qiáng)大的內(nèi)核操作系統(tǒng)外，還提供種類豐富的功能模塊。例如用于通訊系統(tǒng)的局域和廣域網(wǎng)絡(luò)模塊，支持圖形應(yīng)用的實(shí)時(shí)化Windows模塊，支持nternet網(wǎng)的WEB產(chǎn)品模塊，工控機(jī)實(shí)時(shí)BIOS模塊，圖形化用戶接口，以及應(yīng)用軟件性能分析模塊等，用戶可以根據(jù)自己的應(yīng)用來選擇不同的應(yīng)用模塊；6 網(wǎng)絡(luò)接口通信的設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口的硬件將網(wǎng)絡(luò)上傳送來的數(shù)據(jù)送入系統(tǒng)內(nèi)存中，并通知操作系統(tǒng)有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)到達(dá)。通常，網(wǎng)絡(luò)接口使用中斷機(jī)制來完成這一任務(wù)，一個(gè)中斷時(shí)處理器將正常的處理掛起，跳轉(zhuǎn)到設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的代碼段執(zhí)行。此時(shí)，由設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序管理所有細(xì)節(jié)。設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件通知協(xié)議棧已經(jīng)有一個(gè)分組到達(dá)，并要求進(jìn)行相應(yīng)的處理。當(dāng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件完成這些繁瑣的處理工作后，他將從中斷返回，處理器繼續(xù)從中斷發(fā)生處往下執(zhí)行。在本協(xié)議棧中，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?qū)ι蠈討?yīng)用屏蔽了接收和發(fā)送的細(xì)節(jié)。用戶只需要調(diào)用相應(yīng)的套接字即可以完成數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。比如用戶要使用非阻塞方式接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，可以使用Select()，在Select 的timeout 參數(shù)選擇NO_PREEMPT，即可以非阻塞方式接收發(fā)送。在本TCP/IP 實(shí)現(xiàn)中，協(xié)議棧初始化是依靠調(diào)用NETI_Init（）完成的。NETI_Init()完成兩個(gè)工作，首先是對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的初始化[5]， 然后就對(duì)系統(tǒng)所使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行初始化流程說明：①程序由Main()函數(shù)開始，調(diào)用taskmain()。②taskmain()調(diào)用sys_ini()對(duì)系統(tǒng)初始化，調(diào)hardware_ini()對(duì)硬件初始化；調(diào)用vcre_tsk()創(chuàng)建了6個(gè)任務(wù),調(diào)用stak_tske()將部分任務(wù)放入就緒隊(duì)列，調(diào)用sys_sta()啟動(dòng)系統(tǒng)。③通過系統(tǒng)調(diào)度開啟任

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咱們用網(wǎng)線的人都知道網(wǎng)線一般分五類線、超五類、六類、超六類這幾種，今天咱們要評(píng)論的是千兆網(wǎng)線，也是咱們在實(shí)踐使用過程中容易忽略的一些問題。首要咱們要知道千兆網(wǎng)線和百兆網(wǎng)線有什么差異？最直觀的，網(wǎng)線外面會(huì)有標(biāo)明，標(biāo)有CAT5E或許CAT6的是千兆網(wǎng)線，假設(shè)是CAT5就是百兆了。千兆網(wǎng)絡(luò)至少要用超五類線，實(shí)踐中主要用的是六類線。而五類網(wǎng)線一般是百兆網(wǎng)線。六類線的顯著特點(diǎn)是線中心有個(gè)十字骨架，這樣可以把四組先分隔。百兆網(wǎng)線線芯一般0.5毫米，六類千兆線要到達(dá)0.57毫米。百兆網(wǎng)線實(shí)踐使用中一般通過四芯就可以通訊，千兆網(wǎng)絡(luò)必定要八芯一同作業(yè)才可以通訊。其他還有，假設(shè)你有在用千兆設(shè)備，通過設(shè)備可以區(qū)別是百兆仍是千兆。如下圖，每個(gè)網(wǎng)口都有左右兩個(gè)綠燈，左邊亮標(biāo)明100M速率，右邊亮標(biāo)明10M的速率，兩個(gè)都亮標(biāo)明聯(lián)接的是1000M的設(shè)備。當(dāng)然，交換機(jī)、網(wǎng)線、跟交換機(jī)聯(lián)接的設(shè)備都支撐1000M，這個(gè)1000M才會(huì)亮。其他一個(gè)留心點(diǎn)，假設(shè)你用千兆網(wǎng)線，必定要用千兆水晶頭。這個(gè)許多人會(huì)忽略，覺得水晶頭是相同的。其實(shí)是有差異的，如圖：左邊百兆，右邊千兆。咱們可以看出來百兆和千兆在結(jié)構(gòu)上也是有差異的吧。千兆網(wǎng)線做好檢驗(yàn)的時(shí)分，必定要檢驗(yàn)1-8號(hào)線全通，因?yàn)榍д拙W(wǎng)線1-8芯都作業(yè)。關(guān)于玩游戲常常掉線，查不出問題原因的，可以考慮下千兆線，還有就是丟包比較頻頻的，也有可能是網(wǎng)線原因。買房子新裝修的，就直接上千兆吧，會(huì)省你往后許多費(fèi)事的。

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不知道你有沒有感覺過，明明電腦沒有問題，可偏偏打游戲的時(shí)候就卡的要命，用360整體查殺了一遍電腦，也沒有病毒，電腦買的時(shí)間不長，按道理性能應(yīng)該完全夠用。到底問題出在哪里了呢？其實(shí)，你應(yīng)該好好的檢查一下你的路由器！在開始的時(shí)候，我一定要給大家普及一個(gè)路由器使用誤區(qū)，很多人會(huì)覺得路由器是工具型的產(chǎn)品，只要路由器不壞，能上網(wǎng)，就沒有必要對(duì)它進(jìn)行換新服務(wù)。其實(shí)這個(gè)思路是完全不對(duì)的。要理解為什么路由器要更換，首先還是要從WiFi的理論說起，1999年Wi-Fi Alliance正式成立，2002年才正式更名為Wi-Fi聯(lián)盟，在當(dāng)年大家使用model撥號(hào)貓上網(wǎng)，相信大家每家電話費(fèi)都非常感人。后來有了路由器和交換機(jī)，大家開始使用有線上網(wǎng)。再到后面才是真正的無線路由器開啟的網(wǎng)絡(luò)覆蓋模式。1999年的第一代WiFi 802.11b 到2019年的WiFi 6 802.11.ax，在過去的20年時(shí)間，WiFi速度提升了整整650倍！同時(shí)路由器也在各個(gè)不同時(shí)期擔(dān)任著不同的角色，如果到今天你的無線路由器還是極路由1 54Mbps網(wǎng)速的話，那難怪你的電腦卡的不行！你試想一下！交著最貴的寬帶費(fèi)一個(gè)月好幾百塊錢，用著卻是最早期的路由器（自己還完全不知情），還天天叫囂著網(wǎng)絡(luò)卡頓，想一想你是不是做了冤大頭？看我口型：路由器真的要換！尤其是到現(xiàn)在還沒有使用WiFi 6的路由器！WiFi 5躍進(jìn)到WiFi 6可不只是網(wǎng)速提升那么簡單，我拿我自己的親身經(jīng)歷跟大家分享。以前家里裝修的時(shí)候，并沒有為家中預(yù)留網(wǎng)關(guān)，但隨著家中的互聯(lián)設(shè)備越來越多，家中冰箱、洗衣機(jī)、智能電燈、空調(diào)都具備聯(lián)網(wǎng)功能，這其中很大一部分的設(shè)備只能連接2.4GHz頻段。你可以很輕松的將2.4GHz頻段和5GHz頻段做拆分。

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“RJ45”通常是指這樣一類物理連接器，根據(jù)IEC60603-7、ANSI / TIA-1096-A和ISO-8877標(biāo)準(zhǔn)，它們被標(biāo)準(zhǔn)化為8P8C模塊化連接器。RJ45網(wǎng)絡(luò)連接器與TIA / EIA-568標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的T568A和T568B引腳排列相連，兼容電話和以太網(wǎng)。RJ45是一種模塊化連接器，設(shè)計(jì)用于電話線路。這些連接器端接到普通工業(yè)級(jí)Cat 5e電纜，具有26AWG [0.13 mm2]電線。RJ45插座是直角SMD型插座，但通孔回流焊類型除外。RJ45插頭是穿孔或現(xiàn)場安裝類型。所有連接器品牌均成對(duì)測試;插頭和插孔是同一品牌，除了一對(duì)。而Mini I / O直角插座，帶有2種鍵控的SMD型與焊接型插頭配合使用。RJ45是布線系統(tǒng)中信息插座（即通信引出端）連接器的一種，連接器由插頭（接頭、水晶頭）和插座（模塊）組成，插頭有8個(gè)凹槽和8個(gè)觸點(diǎn)。

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RJ45帶變壓器不但增強(qiáng)了傳輸信號(hào)和改善傳輸距離，還增加了連接器的實(shí)用性和適應(yīng)性，使網(wǎng)絡(luò)接口更方便，減輕用戶負(fù)擔(dān)，達(dá)到事半功倍的效果，可以說是一個(gè)非常重要的電子組件。RJ45連接器主要用于信號(hào)電平耦合。首先可以增強(qiáng)信號(hào)，使傳輸距離更遠(yuǎn)，其次芯片端可以與外界隔離，使抗干擾性能得到了大大提升，芯片還具有很強(qiáng)的保護(hù)作用（如仿雷擊）。當(dāng)連接到不同級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)端口（如果PHY芯片為2.5V且某些PHY芯片為3.3V）時(shí)，它不會(huì)影響彼此的設(shè)備的性能。從理論上來說，可以不需要接變壓器，直接接到RJ45上也是能正常工作的。但是傳輸距離就很受限制，而且當(dāng)接到不同電平網(wǎng)口時(shí)，也會(huì)有影響。而且外部對(duì)芯片的干擾也很大。當(dāng)接了網(wǎng)絡(luò)變壓器后，它主要用于信號(hào)電平耦合。可以有以下作用：可以增強(qiáng)信號(hào)，使其傳輸距離更遠(yuǎn)；使芯片端與外部隔離，抗干擾能力大大增強(qiáng)。網(wǎng)絡(luò)連接器具有在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間牢靠傳送信息的才能。為了提高互連的網(wǎng)絡(luò)的牢靠性，常選用一下一些辦法：防止分組在若干個(gè)網(wǎng)關(guān)中無限制的循環(huán)；向源站或者其他網(wǎng)關(guān)發(fā)送錯(cuò)誤報(bào)告；對(duì)分組從源站到目的站之間的途徑進(jìn)行盯梢；供給網(wǎng)間信息的重傳功用

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市場上有很多網(wǎng)絡(luò)帶變壓器供應(yīng)商，但現(xiàn)在隨著市場的擴(kuò)大，需求也越來越大。這么多RJ45變壓器怎么買？其實(shí)購買的方式有很多種。比如阿里巴巴或者百度可以找廠家買，你也可以去廠家考察或者比較幾家，你就找到如何選擇了。使用RJ45帶變壓器可以增強(qiáng)信號(hào)，使傳輸距離更長；將芯片端與外界隔離，大大增強(qiáng)抗干擾能力，增加對(duì)芯片的保護(hù)（如雷擊）；其次，當(dāng)連接不同電平時(shí)（如果有的PHY芯片是2.5V，有的PHY芯片是3.3V），網(wǎng)口不會(huì)影響對(duì)方的設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)變壓器的RJ45接頭主要用于信號(hào)電平耦合。首先，可以增強(qiáng)信號(hào)，使傳輸距離更長。其次，芯片可以與外界隔離，大大提高了抗干擾性能。該芯片還具有很強(qiáng)的保護(hù)作用（如模擬雷擊）。連接不同級(jí)別的網(wǎng)口時(shí)（如果PHY芯片為2.5V，部分PHY芯片為3.3V），不會(huì)影響對(duì)方設(shè)備的性能。配電變壓器在運(yùn)行時(shí)通常不采用直接接地，但必須做好接地工作?？梢栽诟邏喝蹟嗥骱妥儔浩髦g加裝避雷針，保證中性點(diǎn)接地效果，不會(huì)有斑點(diǎn)?，F(xiàn)象。