Сетевой чип что это такое

Обновлено: 21.11.2024

Хотите улучшить этот вопрос? Обновите вопрос, чтобы он соответствовал теме форума по электротехнике Stack Exchange.

Закрыт 5 лет назад.

У меня была материнская плата на базе Intel LGA775 (DG33FB) уже около 8 лет, но в течение года или около того порт LAN был ненадежным, иногда работал, а иногда нет. Никакое программное решение не работало, и это был интегрированный контроллер, поэтому не было очевидного аппаратного решения.

Недавно скачок напряжения (предположительно) вывел из строя SMPS, поэтому я купил новый. Когда я подключил 24-контактный блок питания ATX к плате (НИЧЕГО больше, даже питание ЦП), вся «нижняя» область платы (по направлению к слотам PCI-e) возле портов стала горячей. Прикосновением и инфракрасным температурным «пистолетом» я изолировал точку доступа до этого контроллера локальной сети Ethernet 82566DC (см. Ниже), который, к сожалению, смонтирован на BGA. Чип и близлежащие компоненты, по-видимому, достигают почти 100°C даже в режиме ожидания! Крайне вероятно, что это было еще до того, как сгорел ИИП, и, очевидно, связано с неработоспособностью LAN-порта. Светодиод LINK на порту LAN мигает при различных манипуляциях, указывая на плохой контакт. Не знаю, связаны ли нагрев и плохой контакт.

Что мне делать? Я не думаю, что могу просто так оставить, но в соседней ремонтной мастерской сказали, что они не занимаются пайкой BGA.

Кроме того, что это за стеклянное «окно» на чипе? Кварцевое окно для стирания EPROM с помощью УФ?

\$\begingroup\$ Снимите его, сделав теплозащитный экран из алюминиевой фольги и используя тепловую пушку (фен для удаления краски агрессивен, но, поскольку вы удаляете мертвую микросхему, все будет в порядке). Я расстилаю фольгу на печатной плате и прижимаю ее к компонентам, затем осторожно разрезаю ее скальпелем, чтобы открыть компонент, который мне нужно нагреть. Сделайте это два или три раза, если вы используете агрессивный обогреватель. Терпеливо нагрейте микросхему, дайте ей 20-30 секунд нагревания в течение секунды или около того, а затем отведите источник тепла в сторону на секунду или около того. ИС будет двигаться, когда припой влажный, и часто просто отлетает. \$\конечная группа\$

\$\begingroup\$ @Matthew Спасибо, это защитит другие микросхемы поблизости, такие как конденсаторы и металлические штуки (кристалл?)? \$\конечная группа\$

\$\begingroup\$ @MilindR Да, два или три слоя алюминиевой фольги обычно не обладают хорошей теплопроводностью из-за малого контакта между листами. \$\конечная группа\$

\$\begingroup\$ Простой обходной путь, если у вас есть свободный разъем PCI/PCIe, заключается в добавлении карты Ethernet. \$\конечная группа\$

1 Ответ 1

Есть несколько разумных способов сохранить эту доску

Извлеките микросхему, распаяв припой.
Снимите блок питания чипов.
Повредить микросхему так, чтобы она не проводила ток.

Самый простой способ отпаять микросхему в домашних условиях — использовать тепловую пушку. Тепловая пушка похожа на фен, но с гораздо более высокой температурой выхлопного потока. Если вы направите тепловую пушку прямо на чип, вы сможете снять чип прямо с платы после того, как он достаточно нагреется. Если это устройство было сконструировано в соответствии со стандартами RoHS, припой требует очень высокой температуры, прежде чем он станет расплавленным. Так как это BGA-корпус, маленькая отвертка под углом должна позволить вам снять корпус, если вы сможете расплавить припой.

Отключение источника питания только от чипа было бы таким же хорошим решением. У меня нет возможности узнать, какие компоненты питают это устройство, но компонент над ним, обозначенный Q1LN, выглядит как транзистор для поверхностного монтажа (вероятно, полевой МОП-транзистор). Вы можете удалить это и посмотреть, что произойдет. Преимущество такого подхода в том, что этот компонент будет очень легко переустановить, если желаемый результат не будет достигнут.

Последнее возможное решение — просто повредить упаковку настолько, чтобы внутри нее больше не было матрицы. Хотя упаковка довольно большая, кристалл, скорее всего, представляет собой очень маленький компонент прямо в центре. Сверление прямо в центр сверлом 1/16, скорее всего, полностью разрушит матрицу. Тем не менее, вам абсолютно необходимо избегать сверления печатной платы ниже. Считайте это крайней мерой, так как это, очевидно, необратимый шаг.

Я просматривал характеристики этого набора микросхем Intel и заметил, что в нем упоминается наличие "встроенной локальной сети", "технологии Intel® HD Audio", "Технология Intel® Smart Sound". Я думал, что для этого нужны отдельные чипы, вроде чипов Realtek. Означает ли это, что этот чипсет имеет свои собственные чипсеты LAN и Audio и ему не потребуется отдельный чип для этих функций?

Из ссылки: "Встроенная локальная сеть: встроенная локальная сеть указывает на наличие встроенного MAC-адреса Intel Ethernet или наличие портов локальной сети, встроенных в системную плату".

1 Ответ 1

Вы смотрите на набор микросхем, а не на процессор. Набор микросхем — это концентратор контроллера платформы (PCH), через который процессор взаимодействует с дисками SATA, устройствами PCI и PCIe и множеством других вещей.

У Intel уже давно есть собственная линейка чипов и контроллеров Ethernet, поэтому их интеграция в PCH неудивительна. Я лично работал над проектами с сетевым контроллером Intel i210.

Так что да. Ваша материнская плата может иметь встроенную локальную сеть, встроенную в контроллер материнской платы.

Но нет. Он не встроен в процессор.

У меня есть еще один вопрос: PCH такой же, как южный мост/чипсет/контроллер материнской платы? или это просто разные имена, которые Intel и AMD дали им?

«Южный мост» в значительной степени устарел, поскольку его функции объединены с PCH, но да, концентратор контроллера платформы — это, по сути, современный «северный мост», поскольку контроллер памяти и графический процессор PCIe (функции северного моста) были перемещены в сам ЦП. . Но да, PCH — это, по сути, контроллер материнской платы.

@Sam Вполне могут быть даже дополнительные чипы, которые разрывают линии PCH PCIe и другие устройства и предоставляют больше устройств, таких как Ethernet, SATA и т. д., но это не значит, что эти функции не могут быть интегрированы в сам PCH.

Кан Хун-сик, Хван Ин-ки, Пак Чан-вон, Ку Ги-джон, Ли Джэ-хо, Ким Чон-хак, Со Вун-соб,
Ким Дэхо, Ким До-ён , Юнг-сик Ким
Группа технологии терминалов VoIP, BcN Service Research Group, ETRI
161, Gajeong-dong, Yuseong-gu, Тэджон, КОРЕЯ

Представлена VoIP SoC (система на чипе) по беспроводной локальной сети, которая объединяет u-процессор, блок беспроводного доступа, несколько пользовательских интерфейсов и интерфейсы голосового сигнала. Система VoIP по беспроводной сети может быть легко реализована с меньшими затратами и меньшей сложностью. Для поддержки приоритетных вопросов голосового сигнала принята стратегия двойной очереди. Он также обеспечивает WLAN-PHY, который поддерживает высокоскоростной доступ к данным до 24 МГц с использованием модема основной полосы частот на основе OFDM. Его функциональность можно проверить с помощью встроенных тестовых режимов. VoIP SoC over WLAN изготавливается по технологии cmos 0,18 мкм и работает при напряжении 1,8 В для базовой логики и 3,3 В для логики ввода-вывода. Количество логических вентилей составляет приблизительно 2,1 миллиона, и используется большое количество макросов, включая память. Его корпус представляет собой BGA с 312 контактами и размером 27 мм x 27 мм.

За последние несколько лет количество коммуникационных услуг, использующих WLAN (беспроводную локальную сеть), увеличилось. В результате беспроводные локальные сети передачи данных набирают обороты и проникают в жилые, коммерческие, промышленные и общественные зоны [1]. Эти тенденции все более и более ускоряются в таких местах, как аэропорты, отели и кофейни, которые обычно имеют много плавающих конечных пользователей. Кроме того, поскольку беспроводные соединения обеспечивают более гибкую конфигурацию сети и доступ с низкой стоимостью, использование WLAN в университетских городках и на конференциях в настоящее время растет. В то время как большая часть трафика при развертывании WLAN сосредоточена на передаче данных, такой как электронная почта, просмотр веб-страниц и Интернет, передача голоса по WLAN становится популярной по мере расцвета приложений для передачи голоса по IP (VoIP).

Для разработки системы VoWLAN (передача голоса по сети WLAN), показанной на рисунке 1, потребуются различные дискретные компоненты, например процессор U, беспроводной MAC, беспроводной PHY, клавиатура, ЖК-контроллер и другая логика пользовательского интерфейса, аудиоинтерфейс. . Следовательно, сложность и стоимость системы увеличиваются в случае создания системы VoWLAN с каждым необходимым компонентом. Чтобы преодолеть эти проблемы, SoC, который объединяет ряд компонентов или модулей в один чип, незаменим для распространения голосовой связи с использованием WLAN в нашей жизни, а также может ускорить время.
В этом документе представлены дизайн и архитектура одного чипа или SoC для предоставления услуг VoIP через беспроводную локальную сеть. Во-первых, во введении описывается необходимость SoC, широкое распространение WLAN и появление VoIP. Затем в главе 2 дается общее описание архитектуры реализованной SoC и подробное объяснение основных блоков. В главе 3 обсуждается информация о дизайне и краткое описание теста. И, наконец, в разделе 4 будет сделан вывод.

Рис. 1. Беспроводная система VoIP

2. Архитектура чипа

2.1 Общие описания

Архитектура SoC разработана с использованием модульного подхода и блоков IP (интеллектуальной собственности) для многократного использования и расширения. Кроме того, он настолько ориентирован на шину, что его можно легко изменить.SoC состоит из четырех основных частей: ядра процесса, блока интерфейса голосового сигнала, блока беспроводного доступа и логики пользовательского интерфейса. Каждый из основных блоков подключен к шине ARM AMBA [2] с данными и адресом 32 бита. На рис. 2 показана общая архитектура SoC. Ядро процессора состоит из RISC-процессора ARM926EJ-S, DMAC (контроллера прямого доступа к памяти), шинного моста, декодера ввода-вывода и логики генерации тактового сигнала/сброса. Логика интерфейса речевого сигнала имеет интерфейс PCM (импульсно-кодированная модуляция), который может обрабатывать 8 или 16 бит данных PCM.
И он также имеет TDM (мультиплексирование с временным разделением) для подключения и взаимодействия с сигналами из PSTN (телефонной сети общего пользования). Чтобы сделать голосовую связь возможной, сигналы через эту логику голосового интерфейса обрабатываются с помощью нескольких программных процедур, таких как узкополосный/широкополосный кодек, G.711, G.723 [3][4], устранение фазового дрожания, подавление эха. Блок беспроводного доступа состоит из беспроводного MAC и PHY. Беспроводной MAC имеет функциональность DCF и структуру двойной очереди для поддержки QoS. Wireless PHY — это процессор основной полосы частот на основе OFDM, совместимый с IEEE 802.11a. Есть несколько компонентов для облегчения пользовательского интерфейса. Каждый из них заключается в следующем. Два UART для ИК-порта и отладки, 32 GPIO (ввод-вывод общего назначения) для тестирования логики и других целей, SCI (интерфейс смарт-карты), SSP (синхронный последовательный порт) и CLCD для видеотелефона.

Рис. 2. Архитектура беспроводной VoIP SoC

2.2 Основной блок процессора

В качестве процессора для SoC выбран ARM926EJ-S [5][6] со встроенными функциями DSP, чтобы не использовать DSP, который занимает большую часть микросхемы. Рабочая частота процессора составляет 200 МГц, а рабочая частота AHB (Advanced High-performance Bus) и APB (Advanced Peripheral Bus) составляет половину скорости процессора, то есть 100 МГц. интерфейсы с AMBA могут быть достигнуты с шиной адреса и данных 32 бит. Для поддержки пропускной способности внешней памяти к AHB подключен контроллер флэш-памяти и синхронной памяти. Также на AHB расположены мост к APB с более низкой пропускной способностью, контроллер DMA, CLCD (контроллер цветного ЖК-дисплея) и декодер ввода-вывода. Несколько типов периферийных устройств, таких как устройства UART, GPIO и WLAN, подключены к расширенной периферийной шине.
Для поддержки интерфейса внешней памяти предусмотрено два контроллера памяти, каждый из которых является контроллером статической памяти, контроллером SDRAM. SMC (контроллер статической памяти) существует для флэш-памяти. SMC включает в себя различные функции, такие как асинхронный страничный режим, расширенное ожидание и программируемые состояния ожидания. Контроллер SDRAM имеет четыре варианта выбора микросхемы и может управлять синхронизацией внешних устройств памяти для экономии энергии. Предусмотрена другая логика интерфейса для совместного использования контактных площадок контроллера памяти.
VIC (векторный контроллер прерываний) предоставляет 16 векторных прерываний для обработки прерываний от различных источников прерываний. Его приоритет можно обновить, установив регистр адреса прерывания. VIC также обеспечивает быстрый запрос прерывания для быстрой обработки прерывания с малой задержкой.
DMAC (контроллер прямого доступа к памяти) поддерживает до 16 каналов, инкрементную или неинкрементную адресацию и транзакции шириной 8/16/32 бита. Четыре из 16 каналов существуют для внешних устройств, остальные для внутреннего назначения. А также каждому каналу DMA присваивается определенный аппаратный приоритет. Если запрос от двух каналов становится активным одновременно, то первым обслуживается канал с наивысшим приоритетом.
Помимо вышеупомянутых компонентов, в комплект поставки входят системный контроллер, сторожевой таймер и таймер реального времени. Системный контроллер обеспечивает управление режимами работы системы, управление часами и состоянием, определение реакции системы на прерывания, захват состояния сброса и генерацию мягкого сброса. Сторожевой таймер состоит из 32-битного обратного счетчика с программируемым интервалом времени ожидания, который может генерировать прерывание и сигнал сброса по истечении времени ожидания. Он используется для генерации сигнала сброса SoC в случае сбоя программного обеспечения.

2.3 Блокировка доступа к WLAN

Блок беспроводного доступа состоит из беспроводного MAC [7][8], который управляет доступом к среде и уравновешивает коллизии, беспроводного PHY, который обеспечивает цифровую обработку сигнала, модуляцию и декодирование сигнала, полученного от беспроводной среды.

Рис. 3. Структуры WMAC/WPHY

WMAC (Wireless MAC) состоит из логики интерфейса хоста, расположенной на 32-битной шине AMBA, контроллера передачи и приема, двух буферов FIFO передачи/приема для буферизации отправки и приема данных, логики для управления радиосистемой и WPHY, а также логики интерфейса PLCP. . WMAC использует стратегию двойной очереди для поддержки QoS для голосовых сигналов [9]. WPHY — это блок обработки сигналов на основе OFDM в соответствии со стандартом IEEE 802.11a [10]. Он обеспечивает скорость передачи данных до 24 Мбит/с. На рис. 3 показана структура WLAN MAC и WPHY.

2.4 Голосовой интерфейс и блок пользовательского интерфейса

Голосовой сигнал с импульсно-кодированной модуляцией 8 или 16 бит подключается к процессору через интерфейсный модуль PCM. Для узкополосного кодека частота дискретизации составляет 8 кГц для узкополосного кодека и 16 кГц для широкополосного кодека. Контроллеры шины TDM, предназначенные для подключения к ТфОП, поддерживают внешний интерфейс на 4 канала. Он работает на частоте 2,048 МГц и генерирует сигнал кадровой синхронизации 8 кГц.

2.5 Генерация тактовых импульсов и управление системой

Структура логики генерации тактовой частоты показана на рисунке 4. Опорный тактовый сигнал частотой 40 МГц подключен к входу PLL, который генерирует тактовую частоту 200 МГц для системы. Тактовая частота PLL может управляться системным контроллером. Входные такты для каждого блока SoC разделены на две категории. Один для периферийных блоков, который асинхронен с процессором или шиной AMBA. Следовательно, он генерируется генератором тактовых импульсов, который делит выход PLL со значениями регистров управления часами в системном контроллере. Другой — для блоков, синхронизированных с системной шиной. Его тактовая частота также может быть изменена системным контроллером. В SoC есть четыре режима работы, каждый из которых SLEEP, DOZE, SLOW, NORMAL. В режиме SLEEP синхронизация процессора и системной шины отключена. В этом режиме тактовый сигнал системного контроллера приводится в действие низкоскоростным генератором (32 кГц). Когда через VIC активируется прерывание, система переходит в режим DOZE. Все блоки SoC работают с низкочастотным генератором (32 МГц) в режиме DOZE. В режиме SLOW как системные часы, так и часы системного контроллера управляются с выхода кварцевого генератора с частотой 40 МГц.

Рисунок 4. Структура генерации часов

<р>3. Резюме дизайна

На рис. 5 показан процесс проектирования и инструменты, используемые на каждом этапе реализации беспроводного VoIP SoC. При проектировании системы беспроводного физического уровня SPW (Signal Processing Workbench) и MATLAB используются для проверки модели системы. Совместная проверка между моделями аппаратного и программного обеспечения осуществляется с помощью инструмента Seamless CVE.

Рис. 5. Процесс проектирования и инструменты для беспроводной VoIP SoC

В таблице 1 показана информация о микросхеме, включая количество логических элементов, системные часы, количество макросов и т. д. Эквивалентное количество логических элементов составляет примерно 2,1 миллиона. (рассчитано на 2 входных вентиля И-НЕ как один) Реализованный SoC изготовлен с использованием CMOS-процесса 0,18 мкм TSMC. Используются 1,8 В для ядра (3,3 В ввода-вывода) и корпус BGA из 316 контактов.
Таблица 1. Информация о SoC

< /таблица>

На рис. 5 показан макет беспроводного VoIP SoC. Логику PLL и генерации тактового сигнала можно найти вверху слева. В середине левой стороны виден процессор ARM926EJ-S. В верхней и нижней части процессора расположены TCM (плотно связанная память). TCM предназначены для хранения в реальном времени и критически важного для производительности кода. В результате они должны располагаться в непосредственной близости от процессора. Стандартные клетки разбросаны по большей части правой стороны. Макросы, такие как воспоминания, можно увидеть во внешнем кольце с правой стороны.

Режимы тестирования SoC можно разделить на четыре основные части: проверка функциональности каждого основного блока, обход PLL (проверка внешними главными часами), проверка PLL и процессора путем внешней установки тестовых контактов, проверка обратной связи. Каждый из основных блоков можно проверить в связи с процессором через первичные входы и выходы микросхемы. Он имеет регистры для контроля и поддержки проверки блока. Если эти регистры могут быть настроены соответствующим образом через процессор, функциональность основного блока может быть проверена через выводы микросхемы. Проверка обратной связи предназначена для проверки работы пути от голосового блока до блока беспроводного доступа.

Рисунок 6. Макет реализованной SoC.

В этом документе описываются архитектура и дизайн SoC для беспроводной передачи голоса по IP. Внедренная SoC предназначена для обеспечения системы VoIP в беспроводной среде с меньшей сложностью и низкой стоимостью. Поскольку он также разработан с использованием модульного подхода и архитектуры, ориентированной на шину, он помогает нам легче расширять систему и повторно использовать ее. Беспроводная SoC VoIP изготовлена с использованием CMOS-процесса 0,18 мкм и работы 1,8/3,3 В в TSMC. Он использует ARM926EJ-S в качестве встроенного процессора и работает на частоте 200 МГц. Он работает на встроенной операционной системе Linux. Он также поддерживает несколько тестовых режимов, так что его функциональная работа может быть проверена через первичные входы/выходы.С помощью этой SoC можно легко и с меньшими затратами создать систему для приложений VoIP.

[1] Ашутош Датта, Пратима Агравал, «Голосовые характеристики в сетях WLAN — экспериментальное исследование», GLOBECOM ’03, IEEE, том: 6, 1–5 декабря 2003 г.

[2] ARM «Спецификация AMBATM (Rev 2.0)», 1999 г.

[3] Рекомендация ITU-T G.711, "Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ) голосовых частот", 1989 г.

[4] Рекомендация ITU-T G.723.1, «Двухскоростной речевой кодер для передачи мультимедийных сообщений на скоростях 5,3 и 6,3 кбит/с», 1996 г.

[5] ARM, «Техническое справочное руководство ARM926EJ-S (Rev 0)», 2002 г.

[7] IEEE 802.11 (1999 г.), Управление доступом к среде беспроводной локальной сети (MAC).

[8] IEEE 802.11e (2004 г.), Улучшения управления доступом к среде (MAC) Quality of Service (QoS).

[9] Jeonggyun Yu, Sunghyun Choi, Jaehwan Lee, «Улучшение VoIP поверх IEEE 802.11 WLAN с помощью стратегии двойной очереди», Международная конференция IEEE по коммуникациям, 2004 г., том: 6, 20–24 июня 2004 г.: с. 3706-3711.

[10] IEEE Std 802.11a/D7.0-1999, часть 11, «Спецификации управления доступом к среде (MAC) и физического уровня (PHY) в беспроводной локальной сети: высокоскоростной физический уровень в диапазоне 5 ГГц…

Чип накаливания

В этой заметке описывается наш ответ на вызов Нила Гершенфельда. Filament Chip – это однокристальный сетевой контроллер, упрощающий подключение небольших простых устройств к цифровым сетям.

Содержание

<УЛ>

1 Введение

2 главных дизайнера

3 рекомендации по оборудованию

4 рекомендации по программному обеспечению

5 Другие проблемы

6 благодарностей

1 Введение

Интернет и его ответвления стали повсеместными: цифровые сети образуют реки битов, которые свободно текут между странами, штатами, городами, зданиями и комнатами. Наиболее распространенным конечным пунктом сети является интерфейс LAN, подключенный к ПК или рабочей станции. При цене порядка 100 долларов США интерфейс локальной сети стоит небольшую часть стоимости компьютера.

Существует целый класс предметов повседневного обихода, которые выиграют от подключения к цифровым сетям: телевизионные пульты дистанционного управления, бытовая техника, телефоны и даже простой выключатель заслуживают подключения. Но на сегодняшний день стоимость подключения к сети достаточно высока, поэтому такие устройства нельзя разумно привязать к сетям, поэтому они остаются изолированными объектами.

За последние несколько месяцев небольшая группа студентов и исследователей Медиа-лаборатории Массачусетского технологического института собралась для разработки упрощенного сетевого интерфейса. Основной целью разработки должен был стать чип (или набор микросхем), который, по словам Нила Гершенфельда, «позволил бы легко подключить что-то такое простое и недорогое, как выключатель света, к компьютерной сети».

В этой неофициальной заметке обобщаются рекомендации, сделанные командой. Некоторые детали, такие как протоколы, используемые хостом для чтения и записи регистров на микросхеме, намеренно оставлены неясными, чтобы дать разработчику свободу действий при проектировании.

2 принципа дизайна

2.1 Основы

<УЛ>

Основная цель — определить микросхему (или небольшой набор микросхем), удешевляющую и упрощающую подключение к существующим сетям. Наш тест для типичного приложения заключался в том, чтобы спросить себя: "Что потребуется для определения состояния выключателя света?"

Основной чип Filament Chip не зависит от Link Layer. Отдельный канальный уровень (10BaseX, оптоволокно, ИК-порт и т. д.) может быть реализован в виде отдельного чипа или интегрирован в тот же чип.

Предполагается, что «хост» — это небольшой, относительно медленный чип с ограниченным объемом оперативной памяти, например процессор PIC. Филаментный чип должен выполнять любые требования к буферизации дейтаграмм и отправке подтверждений в режиме реального времени.

2.2 Существующие встроенные контроллеры

<УЛ>

Стек сетевых протоколов, работающий на системном контроллере.

16-разрядный или 32-разрядный микроконтроллер с достаточным объемом ОЗУ/ПЗУ для хранения буферов и кода.

Аппаратное обеспечение сетевого интерфейса, состоящее из небольшого набора микросхем и дискретных компонентов.

Широкое и быстрое шинное соединение между сетевым интерфейсом и контроллером.

2.3 Примеры приложений

Чип накаливания предназначен для обеспечения простого подключения к сети в обмен на небольшие инвестиции в оборудование и дизайн. Имея это в виду, группа обдумала несколько сетевых приложений будущего, в том числе:

<УЛ>

Подключите тостер к сети Ethernet.

Подключите видеомагнитофон к сети, чтобы программировать его через веб-интерфейс TV Guide(TM).

Внедрение домашних систем безопасности с использованием протоколов Kerberos.

Создавайте сенсорные шлюзы в мебели.

Создайте универсальный пульт дистанционного управления, который будет действительно универсальным.

Создавайте «умные» устройства, которые могут звонить на завод для диагностики, обновления прошивки и запросов на обслуживание: ваша посудомоечная машина звонит специалисту Maytag.

Умные торговые автоматы, которые сообщают об имеющихся запасах по требованию.

Интерфоны: телефоны, соединенные компьютерными сетями.

NTP (протокол сетевого времени) *везде*: часы больше не мигают, создайте шлюз для своего Swatch.

Smart HVAC ==> энергосбережение с различными оптимизациями.

BSR-в-лампочке.

3 рекомендации по оборудованию

Всю микросхему накаливания можно упаковать в корпус с 14 или 16 контактами, при условии, что размер кристалла можно сделать достаточно маленьким для стандартной упаковки SO. Чтобы уменьшить количество выводов, мы указали последовательные интерфейсы для «со стороны хоста» и для «сетевой стороны».

На "сетевой стороне" мы предполагаем чип доступа канального уровня. Конкретные чипы канального уровня могут включать 10Base5, 10BaseT, 10Base2, оптоволокно, IrDA, RS232, RS485.

Вместо того, чтобы назначать контакты для настройки режимов и параметров конфигурации, мы предположили, что микросхема накаливания содержит EEPROM. При первом включении микросхемы или при СБРОСЕ микросхема сбрасывается в состояние по умолчанию. В состоянии по умолчанию микросхема ожидает команд настройки через последовательный порт на стороне хоста, работая на скорости 9600 бод в асинхронном режиме (один стартовый бит, один стоповый бит, восемь бит данных, без контроля четности).

3.1 Предлагаемое расположение контактов

Системные часы	200 МГц
Используется HDL	Verilog/VHDL
Счетчик логических элементов	2,1 миллиона
макросы	31 макрос
память	~1Мбайт (включая ~12Кбайт ПЗУ)
процессор	ARM926EJ-S
Процесс/напряжение	0,18 мкм/1,8 В (ядро)/3,3 В (IO)
Корпус	316-контактный BGA (27ммX27мм)

< TR>

3.2 Интерфейсы последовательного порта

Четырехпроводные последовательные порты предназначены для обеспечения простого канала связи между компонентами системы и могут быть настроены для работы в асинхронном или синхронном режимах с внутренними или внешними часами скорости передачи данных.

Предлагаемый четырехпроводной последовательный интерфейс — это всего лишь предложение. Возможно, существуют лучшие способы разделения битов синхронизации и данных по четырем проводам, чем предложенный способ.

4 рекомендации по программному обеспечению

Как минимум чип накаливания должен поддерживать протоколы IP, UDP и ICMP (ping). Для IP чип не будет генерировать и принимать фрагментированные пакеты.

Мы предполагаем, что в дополнение к этим основным протоколам чип Filament поддерживает базовый протокол «обнаружения», такой как BOOTP или DHCP (предпочтительно). И в качестве уровня поверх UDP мы будем использовать SNMP в качестве простой модели связи.

Чип будет работать в одном из трех основных режимов: Режим обнаружения, Режим дейтаграмм или Режим управления.

4.1 Режим обнаружения

Когда устройство впервые подключается к локальной сети, такой как Ethernet, оно обычно имеет адрес канального уровня (например, адрес Ethernet), но не имеет IP-адреса. При включении ненастроенного чипа Filament он начинает отправлять DHCP-пакеты по сети, пытаясь определить свои основные рабочие параметры.

После успешного получения ответа DHCP рабочие параметры будут сохранены во внутренних регистрах чипа Filament. Эти параметры будут потеряны при следующем отключении питания микросхемы или при нажатии RESET.

Однако хост может "заморозить" параметры конфигурации в EEPROM, выполнив команду по последовательной линии. После этого, при включении питания, микросхема немедленно начнет использовать ранее сохраненные рабочие параметры и откажется от запросов DHCP по сети.

4.2 Режим дейтаграмм

В режиме дейтаграммы Filament Chip передает необработанные дейтаграммы UDP между хостом и сетью. После получения дейтаграммы UDP чип накаливания уведомляет хост-чип, подтверждая линию INT. Параметры, извлеченные из заголовка, такие как адрес отправителя и верность контрольной суммы, хранятся в фиксированных регистрах внутри чипа накаливания. Содержимое этих регистров можно прочитать через хост-порт с помощью простого командного языка.

Хост может читать содержимое "полезной нагрузки" дейтаграммы байт за байтом через последовательный порт. Когда больше не будет доступных байтов для чтения, строка hCTRL хост-порта укажет, что данных больше нет.

Хост отвечает за генерацию полезной нагрузки исходящих дейтаграмм путем записи данных в буфер на микросхеме Filament. Когда хост сообщает чипу отправить дейтаграмму, чип вычисляет контрольную сумму, собирает пакет и передает его на канальный уровень.

Чип Filament должен иметь достаточно буферной памяти, чтобы содержать 4 UDP-пакета некоторой полезной длины полезной нагрузки (скажем, 512 байт). Один буфер содержит последнюю полученную дейтаграмму, которую обрабатывает хост, другой содержит следующую полученную дейтаграмму для обработки, еще один буфер буферизует пакет, когда он считывается с канального уровня, но до проверки его контрольной суммы, а четвертый буфер используется для обработки. собирать исходящие дейтаграммы.

Обратите внимание, что чип снимает с хоста большую часть нагрузки по обработке UDP. Хост должен указать адрес и порт назначения только один раз перед отправкой любого количества дейтаграмм этому назначению.

4.3 Режим управления

В режиме управления микросхема накаливания поддерживает набор внутренних регистров, которые можно «заглянуть» или «подтолкнуть» к сетевому интерфейсу с помощью простых команд. Точно так же хост может просмотреть или прощупать регистры. Когда один или несколько внутренних регистров изменяют состояние в результате команд управления, микросхема накаливания активирует линию INT, чтобы уведомить хост о том, что произошли некоторые изменения. Хост должен заглянуть во внутренние регистры, чтобы решить, какой регистр действительно изменился.

SNMP — один из достойных кандидатов на роль протокола управления, хотя он может оказаться слишком сложным для включения в микросхему Filament. Если это так, мы бы предложили «Простой протокол управления сетью». TNMP будет подмножеством SNMP, подходящим для простого чтения и записи «виртуальных регистров», избегая при этом некоторых более дорогостоящих проблем реализации, связанных с полным SNMP (таких как кодирование ASN.1).

5 Другие проблемы

6 Благодарностей

Необходимость чипа накаливания была впервые сформулирована профессором Нилом Гершенфельдом, директором группы Physics and Media и содиректором исследовательского консорциума Things That Think. Все усилия по созданию чипов накаливания обязаны своим существованием Нилу.

Читайте также:

Число выводов	Описание
2	Power, Ground
2	OSCI, OSCO -- входные и выходные контакты кварцевого генератора.
4	mTxD, mRxD, mCLK, mCTRL -- четырехпроводной синхронизирующий/асинхронный интерфейс с чипом канального уровня.
4	hTxD, hRxD, hCLK, hCTRL -- четырехпроводной синхронизирующий/асинхронный интерфейс с хостом.
1< /TD>	INT -- линия прерывания к хосту (может иметь общий контакт с hCTRL)
1	RESET -- когда низкий уровень при включении питания, вызывает сброс микросхемы к значениям по умолчанию.
14	всего