NCN26010 10Base-T1S器件配置指南（2）

NCN26010 10Base-T1S器件符合IEEE 802.3cg規(guī)范以及OPEN聯(lián)盟技術(shù)委員會6（Open Alliance，TC6）的SPI（串行外設接口）協(xié)議，并具有各種可選附加功能。

為了正確可靠地運行，在配置NCN26010時有一些注意事項，特別是因為該器件在沒有正確配置的情況下無法參與多點數(shù)據(jù)段（multi?drop segment）通信。此外，如果配置不當，還有可能長期干擾整個數(shù)據(jù)段。本應用筆記旨在為用戶提供針對其特定應用的 NCN26010 配置指南。這里僅描述了所需的基本設置，并通過配置示例對這些設置進行了討論。本文為第二部分，將介紹基本配置等。

基本配置

本節(jié)討論了使用NCN26010所需的最低配置設置，以及一些可選特性。內(nèi)容首先從無地址過濾的 CSMA/CD 簡單情況開始，隨后討論如何啟用其他附加功能：

?地址過濾

?PLCA

領導者（Leader）模式

跟隨者（Follower）模式

突發(fā)（Burst）模式

?FCS 幀校驗

?FCS 計算卸載

?增強噪聲抗擾度（Enhanced Noise Immunity，ENI）

將 NCN26010 配置為最簡單的操作形式，意味著將其設置為嚴格工作于 CSMA/CD（載波偵聽多路訪問/沖突檢測）模式，且不激活任何地址過濾選項。

首先，我們需要將 SPI 協(xié)議格式設置為所需的形式。在本應用筆記中，我們選擇了以下 SPI 協(xié)議傳輸選項：

接收的幀將與接收數(shù)據(jù)塊的payload起始位置對齊（即字節(jié)0），緊跟上位機對片選CSn有效信號。

存儲轉(zhuǎn)發(fā) "模式下的發(fā)送和接收

控制數(shù)據(jù)讀/寫保護禁用（詳見 [2] 第 7.4 節(jié)）

每個數(shù)據(jù)塊的默認payload大小為 64 字節(jié)。

1. 器件重置

可通過三種不同方式強制器件復位

a) 供電循環(huán)（上電復位）；

b) 使有效器件上的物理 RSTn 引腳；

或

c) 寫入配置寄存器。

由于有時錯誤處理需要器件復位，我們選擇了后一種通過寫入寄存器來復位器件的方法。

NCN26010 有一個允許軟復位的專用寄存器。在位于MMS 0、地址0x0003的RESET寄存器中設置位0將會觸發(fā)一次軟復位。假設您有用來寫入配置寄存器的例程，名為T1SRegWrite (MMS、ADDR、DATA)。要發(fā)出器件復位指令，您需要調(diào)用T1SRegWrite(0,0x0003,0x00000001).

2. PHY（物理層器件）相關配置

a.) PLCA

b.) ENI

在這種簡單的 CSMA/CD 配置中，除了通過將 PHYCRTL 寄存器（MMS0，地址 0xFF00）中的第 12 位設置為 1 來 "激活鏈路 "外，不需要任何操作：T1SRegWrite(0, 0xFF00, 0x00001000)

3. MAC （媒體訪問控制器）相關配置：

a.) FSC 過濾和計算

b.) 地址過濾

c.) 廣播和組播過濾

對于基本操作，我們選擇讓設備自動添加FCS（幀校驗序列），支持廣播和組播消息，并且不過濾任何 MAC 地址。這實際上使器件運行在混雜模式下。為了實現(xiàn)這一點，我們在MACCTRL0（MMS 1，地址：0x0000）中設置位8（FCS添加）、位1（TX使能）和位0（RX使能）：T1SRegWrite(1, 0x0000, 0x00000103)

4. SPI （串行外設接口）配置

a.) 數(shù)據(jù)對齊

b.) 直通轉(zhuǎn)發(fā)或存儲轉(zhuǎn)發(fā)

c.) 數(shù)據(jù)塊payload大小

d.) TXC閾值

e.) 最后設置 SYNC 位以啟用通信

我們希望器件將所有新幀與片選有效信號（CS）對齊，從新的數(shù)據(jù)塊的字節(jié)0開始。該器件應在 TX 和 RX 的 "存儲轉(zhuǎn)發(fā)，S&F "模式下工作，并將 TXC 閾值設為 16。

所有設置均在 SPICFG0 寄存器中完成 (MMS 0，地址 0x0004）。我們需要設置 SYNC（位 15）、CSARFE（位 13）、TXCTRHESH = 0x3（位 11 和 10）、CPS = 0x6（位 2:0）。由此產(chǎn)生的寄存器內(nèi)容為：0x0000AC06。

總之，按照下表所示的順序?qū)懭爰拇嫫鳎ㄎ覀兎Q之為配置卡 "card"），即可實現(xiàn)基本操作。

最小 CSMA/CD 配置

請注意，上述列表顯示的是復位后需要發(fā)送到器件的最基本信息，以便MACPHY能夠通過單對以太網(wǎng)介質(zhì)與上位計算機或MCU通信。

增加PLCA（物理層沖突避免）

當我們希望器件成為支持 PLCA 的網(wǎng)絡的一部分時，我們需要配置并啟用NCN26010 MAC PHY內(nèi)部的PLCA調(diào)和子層（RS）的功能。有關物理層沖突避免（PLCA）的詳細說明，請查閱 [1] 第 148 條。在啟用 PLCA 的沖突域中，需要有一個所謂的 "領導者"。這通常是被分配PLCA ID=0的器件。領導者是通過在線路上發(fā)送BEACON信號來啟動PLCA周期的站點。

領導者還需要配置一個最大節(jié)點數(shù)，該數(shù)必須等于或高于分配給本地沖突域中所有站點的最高ID。

當我們希望器件成為跟隨者節(jié)點時，必須為其分配一個本地 ID 并啟用 PLCA。

具體方法是在 PLCACTRL1 寄存器中設置相應的節(jié)點 ID（位 7:0），并在 PLCACTRL0 寄存器中啟用 PLCA（位 15）。

例如，假設我們配置的節(jié)點選擇了 ID=7。那么基于前一個示例的配置命令就需要擴展，現(xiàn)在將顯示如下內(nèi)容（紅色線條表示增加的配置項）：

最小 PLCA 跟隨者模式節(jié)點配置

當我們要將節(jié)點配置為 PLCA 領導者模式時，本地 ID 需要設為 0，最大節(jié)點數(shù)需要設為一個合理的數(shù)字（8 或更大）。

假設我們想設置一個領導者，以支持沖突域中的8個節(jié)點（多點傳送序列）。配置卡將更改為下圖所示：

最小 PLCA 頭節(jié)點（節(jié)點數(shù) 8）

我們可以根據(jù)這一原則增加更多的配置選項。例如，PLCA還提供了額外的功能，可用于處理應用中不同站點發(fā)送數(shù)據(jù)量不均的特定情況。例如，如果某個特定站點需要發(fā)送的數(shù)據(jù)量是其他所有站點的兩倍，則可以允許它在每個PLCA傳輸機會中發(fā)送兩幀或多于兩幀，而不僅僅是一幀。這可以通過啟用 PLCA 突發(fā)模式來實現(xiàn)（見 [1] 第 148.4.4.2 條）。要啟用突發(fā)模式，需將最大突發(fā)計數(shù)（在單個傳輸機會期間可能額外傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)幀數(shù)）的15:8位設置為站點在每個傳輸機會中可發(fā)送的額外幀數(shù)。當希望站點在每個TO（傳輸機會）發(fā)送兩幀時，我們需要將PLCABURST寄存器中的MAXBC設置為1。

配置PLCA頭節(jié)點（節(jié)點數(shù) 8）并啟用突發(fā)模式

增強噪聲抗擾度模式

在那些單對以太網(wǎng)（Single Pair Ethernet，SPE）線路受到較高噪聲水平影響的應用場景中（例如，靠近電機或交流線路，或是在單一多股雙絞線內(nèi)捆綁了多條SPE連接），NCN26010通過提供一個非標準特性——增強噪聲抗擾度（Enhanced Noise Immunity，ENI）——來展現(xiàn)出卓越的性能。ENI在啟用PLCA的數(shù)據(jù)段中工作時不會產(chǎn)生副作用。當在CSMA/CD工作模式中激活ENI時，站點沖突檢測的能力會略微下降，但ENI并不會中斷網(wǎng)絡通信。

啟用ENI可以通過簡單地設置PHYCFG1寄存器（MMS 4，地址0x8001）的第7位（bit 7）來完成。將此設置添加到之前的示例中，配置卡將如下所示：

配置PLCA頭節(jié)點（節(jié)點數(shù) 8），啟用突發(fā)模式，并開啟增強噪聲抗擾度（ENI）

地址過濾

接下來，我們可以探討如何啟用地址過濾功能。NCN26010具備四個可配置的MAC地址過濾器，可以通過設置通配符，來匹配各種目標MAC地址或單個特定地址。

要啟用地址過濾，首先要設置 MAC Control0 寄存器（MMS 1，地址 0x0000）中的 ADRF 字段（第 16 位）。然后在 ADDRFLT 寄存器中設置過濾規(guī)則，并在 ADDRMASK 寄存器中定義相應的過濾掩碼。

如果器件要過濾特定地址，則相應ADDRMASK中的所有位都必須設置為1。ADDRFLT 和 ADDRMASK 的長度均為 48 位，與標準以太網(wǎng) MAC 地址的長度一致。只有當MASK位設置為 1 時，這些位才會被考慮用于過濾。

例如：地址過濾器只能存儲與 MAC 地址 60bf02:03 匹配的輸入幀。

我們使用 ADDRFLT0H/L 將該地址輸入過濾器：

ADDRFILT0H=0x800060c0

ADDRFILT0L=0xbf010203

請注意，ADDRFILT0H 中的第 31 位設置為 1 時將啟用過濾規(guī)則。

由于我們希望過濾器查看整個 MAC 地址，因此需要相應地設置 ADDRMASK0H/L。

ADDRMAKS0H = 0x0000FFFF

ADDRMASK0L = 0xFFFFFFFF

要正確設置過濾器和掩碼，使用此功能的用戶必須了解其工作原理：

過濾器會在以下情況下生效：如果輸入以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的目標地址與過濾器寄存器的內(nèi)容進行按位與（bitwise AND）運算后結(jié)果相等。

因此，

目標MAC地址 & ADDRMASK = 過濾器內(nèi)容

這個等式必須成立，幀才能通過過濾器。

這樣，如果我們希望過濾器只匹配 OUI（60BF 是 onsemi 的 OUI）

我們可以設置過濾器掩碼為

ADDRMAKS0H = 0x0000FFFF

ADDRMASK0L = 0xFF000000

并將過濾器設置為

ADDRFLT0H = 0x00060C0

ADDRFLT0L = 0xBF000000

如果我們對輸入的目標地址 60BF01:15（此處使用二進制符號）進行測試

我們可以看到，MAC 地址過濾器接受所有目標地址以 60BF 開頭的幀。

如果我們要在現(xiàn)有的配置基礎上增加這個MAC地址過濾功能，配置如下：

配置PLCA頭節(jié)點（節(jié)點數(shù) 8），啟用突發(fā)模式，并開啟增強噪聲抗擾度（ENI）、MAC地址過濾功能

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