ZLG嵌入式笔记(连载10)|为什么你的网卡工作会不正常？（上）

原创 ZLG致远电子 2024-12-23 11:33

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导读

网卡的正常运作对于系统网络功能的实现至关重要。本文深入剖析因复位时间不足致网卡故障情形，解读不同网卡芯片复位要求及电路设计、驱动配合要点，为工程师提供网卡设计调试参考，助力保障网络系统稳定。

ZLG致远电子自从设计ARM核心板以来，服务了大量客户，其中有很大一部分工作是为客户调试网卡电路和驱动。既有电路设计的问题，也有驱动软件的问题，还有系统网络配置的问题。有时候解决一个问题，并不是单纯硬件或者驱动就能解决，需要多方面配合。就单看硬件方面，除了原理图设计，还有PCB布线问题。下面给出几个实际案例，从硬件设计、PCB布线以及驱动配合等方面进行阐述：

PHY复位时间不够引起网卡工作不正常；
MDIO源端没串22Ω终端电阻，信号反射导致网卡工作不正常；
PCB走线没做好等长设计，引起网卡工作异常。

复位时间不够导致网卡工作异常

有一个客户选用致远电子的核心板设计新产品，搭配了自己常用的以太网PHY芯片LAN8720，但是工作不正常，找到我们协助进行调试。经了解，客户原先网卡的复位是CPU控制，而在新设计中，参考了我司的开发板，改成了RC延时复位。但客户在设计时并未注意网卡芯片的复位时间要求。

1. 详情分析

LAN8720要求复位时间不得小于100us（参考图1），而参考板使用的DP83848要求的复位时间是1us（参考图2），所以采用的RC延时参数很小。在LAN8720电路上照搬了DP83848的参数，复位时间远不满足器件要求，所以网卡不能正常工作。

图1 LAN8720复位时间要求

图2 DP83848的复位时间要求

图3是客户所使用的网卡电路。

图3 客户使用的LAN7820电路图

从电路图可以看到，RC复位电路，R=10KΩ，C=12pF，充电时间t = RC：(10^6*12*10^-12) = 12*10^-6 = 12us。

复位时间T = K*R1*C1（K等于3~5），乘以K常数，复位时间也不到100us，无法满足LAN8720的复位时间要求。

务必严格按照网卡芯片要求的复位时间来设计复位电路，确保网卡芯片能正常复位。

2. 常见网卡复位时间

不同网卡芯片对复位时间的要求差异非常大，从微秒到毫秒都有，下面汇总一些常见网卡复位时间要求。

LAN8720：100us起，参考图4。

图4 LAN8720的复位时序和时间参数

DP83848：1us起，参考图5。

图5 DP83848复位时序和时间参数

裕泰微TY8512/YT8531，10ms起，参考图6。

图6 YT8512和YT8531的复位时间要求

ICPlus：IP101G，10ms起，参考图7。

图7 IP101G的复位时间和时序

综上所述，在一般设计中，建议采用主控芯片的GPIO来控制PHY芯片的复位，并在靠近PHY芯片的附近并联RC电路，增强稳定性；对于主控芯片IO资源紧张，可以采用RC延时复位，但务必计算好需要的复位时间，并预留充足的裕量。

另外满足了这个手册要求的复位时间也不一定就能够正常工作。设计中如果采用MAC给PHY提供参考时钟的工作方式，由于主控的参考时钟默认可能是输入模式，需要加载驱动后将软件配置为输出模式，所以还要保证复位释放前，以太网驱动已经加载完毕，设计RC复位参数时需要将这些时间都计算在内。
其实不仅仅是网卡芯片，其它带复位引脚的芯片，在设计电路的时候都需要考虑芯片的复位时间要求，以设计满足条件的电路，确保其能正常工作。

关注我们，下期继续讲解《MDIO信号反射导致网络卡死分析》。