原標題：基于AX88179的USB3.0轉(zhuǎn)1000M以太網(wǎng)（原理圖+PCB+數(shù)據(jù)手冊）

基于AX88179的USB3.0轉(zhuǎn)1000M以太網(wǎng)設(shè)計

一、引言

二、主控芯片選擇及作用

1. 主控芯片型號

在本設(shè)計中，我們選擇了Asix Elektronik公司的AX88179作為主控芯片。AX88179是全球首款超高速USB 3.0轉(zhuǎn)千兆以太網(wǎng)單芯片，它將USB 3.0物理層（PHY）、10/100/1000Mbps千兆以太網(wǎng)物理層（PHY）及媒體訪問控制器（MAC）整合在單一芯片中。

2. AX88179的作用

• 接口轉(zhuǎn)換：AX88179的核心功能是將USB3.0接口轉(zhuǎn)換為千兆以太網(wǎng)接口，從而實現(xiàn)高速網(wǎng)絡(luò)連接。

• 高速數(shù)據(jù)傳輸：利用USB3.0的高速數(shù)據(jù)傳輸能力，AX88179可以支持高達5Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，同時千兆以太網(wǎng)的理論最大速度為1Gbps，能夠滿足高速網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男枨蟆?/span>

• 電源管理：AX88179支持多種電源管理模式，包括USB3.0的節(jié)能模式（U0、U1、U2和U3），能夠根據(jù)實際需求調(diào)整功耗，達到節(jié)能效果。

• 網(wǎng)絡(luò)遠程喚醒：AX88179支持網(wǎng)絡(luò)遠程喚醒（Wake-on-LAN）功能，當系統(tǒng)進入低功率狀態(tài)后，可以通過偵測網(wǎng)絡(luò)連線狀態(tài)變動、收到魔術(shù)包及Microsoft喚醒包等事件進行遠程喚醒。

• 高級特性支持：AX88179還支持IPv4/IPv6封包校驗和承載引擎、雙絞線交叉自適應(yīng)、TCP大包傳送承載及符合IEEE802.3az超節(jié)能以太網(wǎng)標準（EEE）等高級特性。

三、原理圖設(shè)計

1. 總體方案設(shè)計

在設(shè)計USB3.0轉(zhuǎn)1000M以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器時，我們首先需要制定總體方案?？傮w方案包括確定各個組件的選型、連接關(guān)系以及整體架構(gòu)。

2. 關(guān)鍵組件選型

• USB3.0控制器：選用AX88179作為USB3.0控制器，它集成了USB3.0物理層和千兆以太網(wǎng)控制器。

• 網(wǎng)絡(luò)變壓器：選用Bothhand的LA1S109-43 LF作為網(wǎng)絡(luò)變壓器，用于增強網(wǎng)絡(luò)信號的傳輸穩(wěn)定性和抗干擾能力。

• 電源芯片：選用高效脈沖寬度調(diào)整雙通道DC-DC直流降壓轉(zhuǎn)換器RT8075作為電源芯片，提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)。

• 存儲器：選用串行16位E2PROM芯片93C66作為存儲器，用于存儲USB描述符和Node-ID等信息。

3. 電路連接關(guān)系

在電路設(shè)計中，我們需要根據(jù)AX88179的數(shù)據(jù)手冊和原理圖進行電路連接。主要連接關(guān)系包括：

• USB3.0接口：AX88179的USB3.0接口與設(shè)備的USB3.0接口相連，用于數(shù)據(jù)傳輸。

• RJ45接口：AX88179的以太網(wǎng)接口通過網(wǎng)絡(luò)變壓器與RJ45標準網(wǎng)絡(luò)接口相連，用于網(wǎng)絡(luò)連接。

• 電源電路：RT8075電源芯片為AX88179提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)。

• 存儲器電路：93C66存儲器芯片與AX88179相連，用于存儲配置數(shù)據(jù)。

4. 原理圖繪制

我們使用Cadence 15.7或更高版本的設(shè)計軟件進行原理圖的繪制。原理圖繪制過程中需要注意以下幾點：

• 組件標注：詳細標注每個組件的型號、參數(shù)以及連接關(guān)系。

• 電源管理：確保電源電路的設(shè)計符合AX88179的電源管理要求。

• 信號完整性：在電路設(shè)計中考慮信號完整性問題，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

• 電磁兼容性：在設(shè)計過程中考慮電磁兼容性問題，避免電磁干擾對電路的影響。

四、PCB設(shè)計

1. PCB布局

在PCB布局過程中，我們需要根據(jù)原理圖進行各個組件的布局。布局過程中需要注意以下幾點：

• 組件排列：確保各個組件的排列合理，避免相互干擾。

• 信號走線：信號走線需要盡量短且直，減少信號衰減和干擾。

• 電源走線：電源走線需要加粗，確保電源供應(yīng)的穩(wěn)定性。

• 接地處理：合理設(shè)計接地網(wǎng)絡(luò)，確保電路的接地良好。

2. PCB布線

在PCB布線過程中，我們需要根據(jù)布局結(jié)果進行布線。布線過程中需要注意以下幾點：

• 線寬選擇：根據(jù)電流大小和信號頻率選擇合適的線寬。

• 線間距：確保線間距足夠大，避免信號干擾。

• 過孔設(shè)計：合理設(shè)計過孔大小和數(shù)量，確保信號傳輸?shù)倪B續(xù)性。

• 接地孔：在PCB上設(shè)計多個接地孔，確保電路的接地良好。

3. PCB審核與制板

在完成PCB設(shè)計后，我們需要進行審核和制板。審核過程中需要注意以下幾點：

• 電氣檢查：使用專業(yè)的電氣檢查軟件進行電氣檢查，確保電路設(shè)計正確無誤。

• DRC檢查：進行DRC（Design Rule Check）檢查，確保PCB設(shè)計符合設(shè)計規(guī)范。

• 制板工藝：選擇合適的制板工藝和材料，確保PCB的質(zhì)量。

五、數(shù)據(jù)手冊參考

1. AX88179數(shù)據(jù)手冊

AX88179的數(shù)據(jù)手冊是我們在設(shè)計過程中不可或缺的重要參考資料。數(shù)據(jù)手冊詳細介紹了AX88179的性能特點、規(guī)格參數(shù)、使用注意事項以及電路設(shè)計示例等。

2. 數(shù)據(jù)手冊中的關(guān)鍵信息

在數(shù)據(jù)手冊中，我們需要關(guān)注以下關(guān)鍵信息：

• 電氣特性：了解AX88179的電氣特性，包括工作電壓、工作電流、功耗等。

• 功能描述：詳細了解AX88179的各項功能，包括USB3.0接口、以太網(wǎng)接口、電源管理、網(wǎng)絡(luò)遠程喚醒等。

• 引腳定義：了解AX88179的引腳定義和連接方式，確保正確連接各個組件。

• 電路設(shè)計示例：參考數(shù)據(jù)手冊中的電路設(shè)計示例，進行電路設(shè)計和PCB布局。

3. 數(shù)據(jù)手冊的使用技巧

在使用數(shù)據(jù)手冊時，我們需要注意以下幾點：

• 仔細閱讀：仔細閱讀數(shù)據(jù)手冊的每個部分，確保理解AX88179的各項功能和特性。

• 標記重點：在數(shù)據(jù)手冊中標記出關(guān)鍵信息和重要參數(shù)，方便后續(xù)設(shè)計和調(diào)試。

• 結(jié)合實際：將數(shù)據(jù)手冊中的信息與實際情況相結(jié)合，進行電路設(shè)計和優(yōu)化。

六、總結(jié)與展望

通過本次設(shè)計，我們成功實現(xiàn)了基于AX88179的USB3.0轉(zhuǎn)1000M以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器具有高速數(shù)據(jù)傳輸、低功耗、網(wǎng)絡(luò)遠程喚醒等優(yōu)點，能夠滿足各種電子設(shè)備對網(wǎng)絡(luò)接口的需求。

在未來的工作中，我們可以進一步優(yōu)化電路設(shè)計，提高轉(zhuǎn)換器的性能和穩(wěn)定性。同時，也可以探索更多應(yīng)用場景，將轉(zhuǎn)換器應(yīng)用于更多領(lǐng)域，為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展做出更大的貢獻。