[USB,3.0/千兆以太网转换器的设计]千兆以太网传输速率
摘 要：为了实现高速USB与千兆以太网的转换连接，采用USB 3.0/千兆以太网专用转换控制芯片AX88179设计了USB/以太网转换器，并在充分说明AX88179芯片特性的基础上，给出了其以太网转换器的硬件电路设计方案及设计注意事项。
关键词：高速；USB；以太网；转换
中图分类号：TP336 文献标识码：A 文章编号：2095-1302(2012)07-0057-02
Design of USB 3.0/Gigabit Ethernet converter
SUN Jian-min
(School of Software Engineering, Tongji University, Shanghai 201804, China)
Abstract: To realize the connection between high speed USB and Gigabit Ethernet, a USB / Gigabit Ethernet converter is designed based on USB 3.0/ Gigabit Ethernet controller AX88179. A design scheme and design considerations of hardware circuit in the Ethernet converter are presented on the basis of the detailed explaination of AX88179 controller characteristics.
Keywords: high speed; USB; Ethernet; conversion
0 引 言
随着物联网技术的发展，各种电子设备通过互联网进行连接的需求日益旺盛，信息共享的程度要求在不断提高，这就要求电子设备具备网络接口。但在移动电子设备方面，为了方便移动和携带，这些设备在接口设计过程中，设备机身较薄而不能承载许多体积较厚的接口，因此只能舍弃VGA、RJ45接口，进而选择USB 3.0等超薄接口以降低厚度，同时保留超高效能，最终可采用USB/以太网转换器移动设备连接至以太网，为此，本文采用USB转10/100/1000M千兆以太网控制芯片AX88179来实现高速USB 3.0/千兆以太网转换器的设计。
1 USB3.0转10/100/1 000 M千兆以太网控制芯片AX88179
1.1 AX88179的基本特性
AX88179的USB接口符合USB 3.0/2.0/1.1规范，千兆以太网MAC及PHY兼容于IEEE 802.3、 IEEE 802.3u及 IEEE 802.3ab 协议。内置USB Host接口的微控制器搭配 AX88179，即可增加双绞线千兆以太网特性。此外，AX88179可在25 MHz频率下正常工作。
AX88179支持许多高级特性，包括IPv4/IPv6封包校验和承载引擎、双绞线交叉自适应、TCP大包传送承载及符合IEEE802.3az超节能以太网标准(Energy Efficient Ethernet，EEE)等。根据EEE协议，当以太网连接中没有数据流量时，AX88179会进入低功耗模式，以省掉不必要的耗电，让能源能更有效地被利用。在千兆模式时，还可支持绿色以太网Green Ethernet，并可自动侦测有线网络连接与使用状况，调整输出功率，以达到省电目的。此外，AX88179还支持网络远程唤醒(Wake-on-LAN)功能，当系统进入低功率状态后, 透过侦测网络连线状态变动、收到魔术包及Microsoft 唤醒包等事件可远程唤醒。
1.2 AX88179的规格特性
AX88179为单芯片USB3.0 转10/100/1000M千兆以太网控制器，可支持超节能以太网(EEE)标准。该控制器主要由USB 设备控制器和千兆以太网控制器组成，同时支持网络远程唤醒功能，并具有先进的电源管理功能。
AX88179中的USB 设备控制器具有集成USB 3.0 PHY 和控制器并兼容USB 3.0、2.0及1.1规范，支持所有USB 3.0 节能模式 (U0、U1、U2和U3)，同时支持USB 超高速/高速/全速模式，电源驱动能力则支持总线供电模式和自供电模式，而且利用其独有的突发传输机制，可让USB 总线上的封包传输速率达到极致。
AX88179中的千兆以太网控制器可支持IEEE 802.3az (Energy Efficient Ethernet)，同时兼容IEEE 802.3、802.3u 和802.3ab。AX88179中集成了10/100/1 000 Mb/s千兆以太网 MAC/PHY，故可支持绿色以太网，并可自动侦测有线网络连接和调整输出功率，以达到省电之目的(仅 Gigabit 模式)，同时还支持并行检测及自动极性校正以及交叉检测及自动更正，也支持IPv4/IPv6 封包校验和卸除引擎，以减轻CPU的 负 载， 包 括 IPv4 IP/TCP/UDP/ICMP/IGMP、 IPv6 TCP/UDP/ICMPv6 checksum的产生及核对；此外，还支持TCP大量传送承载V1、全双工IEEE 802.3x流量控制及半双工背压流量控制，以及IEEE 802.1P 第2层优先编码和译码，支持 IEEE 802.1Q VLAN tagging 和两组VLAN ID过滤，所收到的4 字节VLAN Tag可以选择被剥除或保留，不仅如此，它也支持Jumbo frame，并具备 MAC/PHY自环诊断功能。
AX88179可以支持网络远程唤醒功能。它的网络远程唤醒功能包括两种模式：一是支持休眠模式和通过网络链接状态变动、收到魔术包、收到Microsoft 唤醒封包及外部唤醒引脚状态变动等事件进行远程唤醒 ；二是能够支持Bonjour唤醒需求。