NCN2601010Base-T1S器件配置指南，一次性学会

原创安森美 2024-09-18 18:59

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NCN26010 10Base-T1S器件符合IEEE 802.3cg规范以及OPEN联盟技术委员会6（Open Alliance，TC6）的SPI（串行外设接口）协议，并具有各种可选附加功能。

为了正确可靠地运行，在配置NCN26010时有一些注意事项，特别是因为该器件在没有正确配置的情况下无法参与多点数据段（multi−drop segment）通信。此外，如果配置不当，还有可能长期干扰整个数据段。本应用笔记旨在为用户提供针对其特定应用的 NCN26010 配置指南。这里仅描述了所需的基本设置，并通过配置示例对这些设置进行了讨论。本文为第二部分，将介绍基本配置等。

基本配置

本节讨论了使用NCN26010所需的最低配置设置，以及一些可选特性。内容首先从无地址过滤的 CSMA/CD 简单情况开始，随后讨论如何启用其他附加功能：

✦地址过滤

✦PLCA

领导者（Leader）模式
跟随者（Follower）模式
突发（Burst）模式

✦FCS 帧校验

✦FCS 计算卸载

✦增强噪声抗扰度（Enhanced Noise Immunity，ENI）

将 NCN26010 配置为最简单的操作形式，意味着将其设置为严格工作于 CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）模式，且不激活任何地址过滤选项。

首先，我们需要将 SPI 协议格式设置为所需的形式。在本应用笔记中，我们选择了以下 SPI 协议传输选项：

接收的帧将与接收数据块的payload起始位置对齐（即字节0），紧跟上位机对片选CSn有效信号。
存储转发 "模式下的发送和接收
控制数据读/写保护禁用（详见 [2] 第 7.4 节）
每个数据块的默认payload大小为 64 字节。

1. 器件重置

可通过三种不同方式强制器件复位

a) 供电循环（上电复位）；

b) 使有效器件上的物理 RSTn 引脚；

或

c) 写入配置寄存器。

由于有时错误处理需要器件复位，我们选择了后一种通过写入寄存器来复位器件的方法。

NCN26010 有一个允许软复位的专用寄存器。在位于MMS 0、地址0x0003的RESET寄存器中设置位0将会触发一次软复位。假设您有用来写入配置寄存器的例程，名为T1SRegWrite (MMS、ADDR、DATA)。要发出器件复位指令，您需要调用T1SRegWrite(0,0x0003,0x00000001).

2. PHY（物理层器件）相关配置

a.) PLCA

b.) ENI

在这种简单的 CSMA/CD 配置中，除了通过将 PHYCRTL 寄存器（MMS0，地址 0xFF00）中的第 12 位设置为 1 来 "激活链路 "外，不需要任何操作：T1SRegWrite(0, 0xFF00, 0x00001000)

3. MAC （媒体访问控制器）相关配置：

a.) FSC 过滤和计算

b.) 地址过滤

c.) 广播和组播过滤

对于基本操作，我们选择让设备自动添加FCS（帧校验序列），支持广播和组播消息，并且不过滤任何 MAC 地址。这实际上使器件运行在混杂模式下。为了实现这一点，我们在MACCTRL0（MMS 1，地址：0x0000）中设置位8（FCS添加）、位1（TX使能）和位0（RX使能）：T1SRegWrite(1, 0x0000, 0x00000103)

4. SPI （串行外设接口）配置

a.) 数据对齐

b.) 直通转发或存储转发

c.) 数据块payload大小

d.) TXC阈值

e.) 最后设置 SYNC 位以启用通信

我们希望器件将所有新帧与片选有效信号（CS）对齐，从新的数据块的字节0开始。该器件应在 TX 和 RX 的 "存储转发，S&F "模式下工作，并将 TXC 阈值设为 16。

所有设置均在 SPICFG0 寄存器中完成 (MMS 0，地址 0x0004）。我们需要设置 SYNC（位 15）、CSARFE（位 13）、TXCTRHESH = 0x3（位 11 和 10）、CPS = 0x6（位 2:0）。由此产生的寄存器内容为：0x0000AC06。

总之，按照下表所示的顺序写入寄存器（我们称之为配置卡 "card"），即可实现基本操作。

最小 CSMA/CD 配置

请注意，上述列表显示的是复位后需要发送到器件的最基本信息，以便MACPHY能够通过单对以太网介质与上位计算机或MCU通信。

👉增加 PLCA（物理层冲突避免）

当我们希望器件成为支持 PLCA 的网络的一部分时，我们需要配置并启用NCN26010 MAC PHY内部的PLCA调和子层（RS）的功能。有关物理层冲突避免（PLCA）的详细说明，请查阅 [1] 第 148 条。在启用 PLCA 的冲突域中，需要有一个所谓的 "领导者"。这通常是被分配PLCA ID=0的器件。领导者是通过在线路上发送BEACON信号来启动PLCA周期的站点。

领导者还需要配置一个最大节点数，该数必须等于或高于分配给本地冲突域中所有站点的最高ID。

当我们希望器件成为跟随者节点时，必须为其分配一个本地 ID 并启用 PLCA。

具体方法是在 PLCACTRL1 寄存器中设置相应的节点 ID（位 7:0），并在 PLCACTRL0 寄存器中启用 PLCA（位 15）。

例如，假设我们配置的节点选择了 ID=7。那么基于前一个示例的配置命令就需要扩展，现在将显示如下内容（红色线条表示增加的配置项）：

最小 PLCA 跟随者模式节点配置

当我们要将节点配置为 PLCA 领导者模式时，本地 ID 需要设为 0，最大节点数需要设为一个合理的数字（8 或更大）。

假设我们想设置一个领导者，以支持冲突域中的8个节点（多点传送序列）。配置卡将更改为下图所示：

最小 PLCA 头节点（节点数 8）

我们可以根据这一原则增加更多的配置选项。例如，PLCA还提供了额外的功能，可用于处理应用中不同站点发送数据量不均的特定情况。例如，如果某个特定站点需要发送的数据量是其他所有站点的两倍，则可以允许它在每个PLCA传输机会中发送两帧或多于两帧，而不仅仅是一帧。这可以通过启用 PLCA 突发模式来实现（见 [1] 第 148.4.4.2 条）。要启用突发模式，需将最大突发计数（在单个传输机会期间可能额外传输的以太网帧数）的15:8位设置为站点在每个传输机会中可发送的额外帧数。当希望站点在每个TO（传输机会）发送两帧时，我们需要将PLCABURST寄存器中的MAXBC设置为1。

配置PLCA头节点（节点数 8）并启用突发模式

👉增强噪声抗扰度模式

在那些单对以太网（Single Pair Ethernet，SPE）线路受到较高噪声水平影响的应用场景中（例如，靠近电机或交流线路，或是在单一多股双绞线内捆绑了多条SPE连接），NCN26010通过提供一个非标准特性——增强噪声抗扰度（Enhanced Noise Immunity，ENI）——来展现出卓越的性能。ENI在启用PLCA的数据段中工作时不会产生副作用。当在CSMA/CD工作模式中激活ENI时，站点冲突检测的能力会略微下降，但ENI并不会中断网络通信。

启用ENI可以通过简单地设置PHYCFG1寄存器（MMS 4，地址0x8001）的第7位（bit 7）来完成。将此设置添加到之前的示例中，配置卡将如下所示：

配置PLCA头节点（节点数 8），启用突发模式，并开启增强噪声抗扰度（ENI）