KSZ8463ML/RL評估板用戶指南：功能、配置與使用詳解

在工業(yè)應(yīng)用的以太網(wǎng)連接中，實時時鐘同步是一個關(guān)鍵需求。KSZ8463ML/RL評估板為測試和探索KSZ8463ML和KSZ8463RL這兩款支持IEEE 1588精密時間協(xié)議（PTP）的交換機產(chǎn)品提供了一個理想平臺。下面，我們就來詳細了解一下這款評估板的各項特性、配置方法以及使用要點。

文件下載：KSZ8463MLI-EVAL.pdf

一、評估板概述

KSZ8463ML、KSZ8463FML、KSZ8463RL和KSZ8463FRL設(shè)備是高度集成的2端口10BASE - T / 100BASE - TX/FX管理型以太網(wǎng)交換機，在端口3上通過MII和RMII接口與主機連接。它們非常適合那些需要通過以太網(wǎng)進行實時時鐘同步的工業(yè)應(yīng)用場景。KSZ8463ML/RL包含了10/100BASE - T/TX/FX交換機系統(tǒng)的所有功能，如交換引擎、幀緩沖區(qū)管理、地址查找表、隊列管理、MIB計數(shù)器、媒體訪問控制器（MAC）和PHY收發(fā)器接口等，并且完全符合IEEE 1588（版本2）精密時間協(xié)議和IEEE 802.3標(biāo)準（10BASE - T和100BASE - TX/FX）。

二、評估板特性

2.1 硬件集成與接口

• 集成交換機：采用Micrel的KSZ8463ML或KSZ8463RL集成3端口10/100管理型以太網(wǎng)交換機，與KSZ8463FML和KSZ8463FRL設(shè)備完全兼容。
• 以太網(wǎng)接口：具備兩個帶有RJ - 45插孔和隔離磁體的以太網(wǎng)LAN接口（端口1和2），支持Auto MDI/MDI - X，可自動檢測和糾正直連和交叉電纜。
• MII/RMII接口：端口3有MII連接器，可工作在PHY模式；也可配置MII / RMII連接器，工作在MAC模式（可選）。
• 光纖接口：提供兩個100BASE - FX光纖接口的配置選項。
• 保護功能：具備線路側(cè)和芯片側(cè)過壓保護功能（可選）。

2.2 電源與時鐘

• 電源調(diào)節(jié)：板載3.3V和1.8V/2.5V穩(wěn)壓器，可配置VDDIO為3.3V、2.5V或1.8V工作。
• 時鐘源：板載25 MHz晶體，還可配置板載50 MHz振蕩器用于RMII（可選）。

2.3 其他特性

• USB訪問：可通過USB訪問SPI或MIIM（MDIO/MDC）接口。
• LED指示：提供RJ - 45端口的鏈路狀態(tài)和活動LED指示燈。
• 配置選項：通過跳線進行設(shè)備上電配置、GPIO引腳、I/O電壓選擇和串口連接。
• 操作要求：工作需要5V直流電壓，配備復(fù)位開關(guān)和各種測試點。

三、評估板套件內(nèi)容

• 評估板：KSZ8463ML/RL評估板。
• 文檔資料：KSZ8463ML/RL評估板用戶指南（本文件，可在評估套件和Micrel網(wǎng)站獲取）、KSZ8463ML/RL評估板原理圖（可在評估套件和Micrel網(wǎng)站獲取）。

四、硬件描述與配置

4.1 配置方式

KSZ8463有兩種配置方法：

• Strap - in配置：在設(shè)備上電（和硬件復(fù)位）時，通過對某些引腳的電壓電平進行自動采樣，來配置設(shè)備的各種功能。這可以通過板載跳線選項實現(xiàn)，使KSZ8463以所需模式上電。即使沒有設(shè)置外部跳線，內(nèi)部上拉和下拉電阻也會將KSZ8463ML/RL設(shè)置為默認配置。
• 串行接口：KSZ8463ML/RL具有SPI或MIIM（MDIO/MDC）串行接口。通常使用SPI接口，因為它可以對所有KSZ8463寄存器進行讀寫訪問，而MIIM接口只能訪問KSZ8463中的基本PHY寄存器。對于交換機的管理操作和利用IEEE 1588 PTP等高級功能，需要完整的寄存器訪問權(quán)限。SPI接口通過6針接頭J5提供訪問，也可通過板載USB端口接口訪問。

4.2 配置選項詳解

4.2.1 Strap - in配置

通過設(shè)置配置跳線來確定KSZ8463的基本操作模式。例如，JP301用于選擇MII端口的PHY/MAC模式，JP302用于選擇高速/低速SPI，JP303和JP304用于選擇串行總線模式，JP305用于選擇輸入時鐘。需要注意的是，某些模式選擇僅適用于特定型號的設(shè)備，如“50MHz from REFCLK_I”模式僅適用于KSZ8463RL和KSZ8463FRL，KSZ8463ML和KSZ8463FML必須使用“25MHz from X1/X2”模式。

4.2.2 USB接口（SPI從機或MDIO）

使用運行在PC上的Micrel實用軟件，可通過評估板上的USB端口訪問設(shè)備的完整寄存器集。需要從Micrel網(wǎng)站下載并安裝基于Windows的MicrelSwitchPhyTools軟件，其中包含MicrelSwitchConfigApp.exe和MicrelMDIOConfigApp.exe兩個應(yīng)用程序及相關(guān)DLL文件。使用USB - SPI接口時，需要安裝特定的跳線，如J14（引腳1 - 2或2 - 3）、JP34、JP35和JP79（所有四對），且不要安裝JP32或JP33。

4.3 電源供應(yīng)

評估板需要一個5V直流電源，可通過桶形電源插孔（J11）或USB端口提供，電流需求為200mA。在配置為光纖操作時，每個光纖模塊大約會額外消耗250mA電流。早期板的J11插孔引腳直徑為2.5mm，較新的板為2.1mm，推薦使用2.5mm插頭，因為它通常與兩種插孔尺寸兼容。通過跳線JP400選擇5V電源來源，板上有3.3V穩(wěn)壓器為KSZ8463和其他組件供電，還有單獨的板載電壓穩(wěn)壓器為KSZ8463的I/O接口（VDD_IO）提供可選的2.5V和1.8V電源，通過JP404和JP406進行VDD_IO選擇。

4.4 端口3配置

4.4.1 MII端口配置（KSZ8463ML, KSZ8463FML）

MII接口符合IEEE 802.3標(biāo)準的第22條規(guī)定，為PHY層和MAC層設(shè)備提供通用接口。KSZ8463ML/FML的MII接口連接到設(shè)備的第三個MAC（端口3），包含傳輸和接收兩組不同的信號。在PHY模式和MAC模式下，信號的方向有所不同，并且KSZ8463ML/FML在某些模式下不提供特定的錯誤信號，需要將相關(guān)引腳接地。

4.4.2 RMII端口配置（KSZ8463RL和KSZ8463FRL）

RMII是一種低引腳數(shù)的MII接口，支持10Mbps或100Mbps的數(shù)據(jù)速率，使用單個50 MHz時鐘參考進行數(shù)據(jù)收發(fā)，提供獨立的2位寬傳輸和接收數(shù)據(jù)路徑。RMII接口使用連接器J4連接到外部RMII PHY設(shè)備，如KSZ8081RNA、KSZ8081RNB或KSZ8081RND評估板。通過跳線JP28可以啟用或禁用KSZ8463RL/FRL的REFCLK_O引腳生成50MHz參考時鐘。

4.5 GPIO引腳

KSZ8463最多有12個通用輸入輸出（GPIO）引腳，在評估板的連接器J15和J16上可用。KSZ8463RL有全部12個GPIO引腳可用，而KSZ8463ML有3個GPIO引腳與端口1/2的LED活動信號共享，默認情況下LED信號啟用，因此有9個GPIO引腳可用。如果需要更多GPIO引腳，可以通過編程IOMXSEL寄存器（0x0D6）進行選擇。GPIO信號位于連接器J15和J16的奇數(shù)引腳，偶數(shù)引腳為接地連接。

4.6 10/100以太網(wǎng)PHY端口

評估板上有兩個10/100以太網(wǎng)PHY端口，可通過標(biāo)準RJ - 45連接器使用CAT - 5（或更好）的UTP電纜連接到以太網(wǎng)流量發(fā)生器或分析儀。兩個端口都支持Auto MDI/MDI - X，無需使用交叉電纜。還可以安裝可選的過壓保護設(shè)備來保護KSZ8463。

4.7 100BASE - FX光纖端口選項

評估板上有兩個100BASE - FX PHY端口，但未安裝必要的組件。這些端口可以通過光纖收發(fā)器和光纖電纜連接到以太網(wǎng)流量發(fā)生器或分析儀。在100BASE - FX操作中，光纖信號檢測輸入FXSD1和FXSD2通常連接到光纖收發(fā)器的SD（信號檢測）輸出引腳。所有KSZ8463設(shè)備上電時處于銅纜模式，通過清除GFCR寄存器（0x0D8 – 0x0D9）中的相應(yīng)位來選擇光纖模式。

4.8 LED指示燈

評估板為每個PHY端口提供兩個LED指示燈（PxLED1, PxLED0），這些指示燈可編程為四種不同狀態(tài)，通過SGCR7寄存器（0x00E - 0x00F）的位[9:8]進行選擇。此外，評估板還有一個3.3V電源的電源LED（D3）。需要注意的是，端口1和2的活動LED指示燈由VDD_IO供電，當(dāng)選擇2.5V或1.8V時，由于LED兩端電壓不足，指示燈可能會變暗或不亮。

4.9 跳線和連接器列表

評估板上的跳線和連接器用于各種功能的配置，如FXSD引腳連接、USB IO電壓選擇、芯片電源管理、端口模式選擇等。詳細的跳線和連接器設(shè)置可參考文檔中的列表。

4.10 板布局

評估板的布局如圖所示，與KSZ9692PB SOC板（KSZ9692 - MII - PTP - EV）一起使用時，可為IEEE1588 PTP功能提供完整的評估平臺。在這種設(shè)置中，KSZ8463評估板的端口3配置為PHY模式，并通過MII端口連接到SOC板，SOC板還通過SPI端口訪問KSZ8463，并使用中斷線實現(xiàn)PTP軟件功能。

五、使用評估板

評估套件旨在為設(shè)計人員提供一個平臺，用于研究和評估KSZ8463設(shè)備的功能，但它并非用于整個產(chǎn)品設(shè)計的完整開發(fā)系統(tǒng)。在使用過程中，我們可以根據(jù)實際需求進行各種配置和測試，以充分了解KSZ8463的性能和特點。你在使用這款評估板時，遇到過哪些有趣的問題或挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。

六、參考文檔

• KSZ8463ML/RL數(shù)據(jù)手冊（聯(lián)系Micrel獲取最新數(shù)據(jù)手冊）
• KSZ8463ML/RL評估板原理圖（聯(lián)系Micrel獲取最新原理圖）
• KSZ8463ML/RL評估板Gerber文件
• IEEE802.3規(guī)范
• RMII聯(lián)盟的RMII規(guī)范
• KSZ8463ML評估套件用戶指南

七、修訂歷史

文檔記錄了從初始版本到當(dāng)前版本的修訂歷史，包括版本號、日期和更改摘要，方便用戶了解文檔的更新情況。