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1、KS8995M 数据手册集成 5 个 10/100 管理交换端口参考 http:/ 集成 5 个 10/100 管理交换端口概述KS8995M 是高度集成的，可在第二层进行管理。KS8995M 针对低端口数，成本敏感的10/100Mbps 交换系统优化了 BOM（材料清单） 。它也提供广泛的功能集，如基于标签/端口的VLAN、 QoS 优先级、管理、MIB 计数器、双 MII 接口和 CPU 控制/ 数据接口，以有效地解决当前的以及新兴的快速以外网应用。KS8995M 包含 5 个使用混合信号低能耗技术专利的 10/100 收发器，5 个 MAC 单元，1 个高速非拥塞交换结构，1 个专用的地
2、址搜索引擎，以及一个片上帧缓冲存储器。所有的 PHY 单元都支持 10Base-T 和 100Base-Tx。另外，其中两个 PHY 单元支持 100Base-Fx（4 端口和 5 端口） 。功能亮点 集成 5 个 MAC 单元和 5 个快速以太网收发器；MAC 单元和快速以太网收发器完全兼容于 802.3u 标准 基于共享存储区的交换结构，具有非阻塞配置 1.4G 高性能内存带宽 10Base-T，100Base-Tx，以及 100Base-Fx 模式 双 MII 配置： MII 交换（ MAC 或者 PHY 模式 MII） ，MII-P5 （PHY 模式 MII） DMZ 端口：基于 IE
3、EE802.1Q 标签的 VLAN（16 个 VLAN，全范围的 VID） ，WAN/LAN分离或者跨 VLAN 交换机链接 每个端口都有 VLAN ID 标签/非标签选项 每个端口都有 0 到 100M 的可编程速率，进& 出端口，高& 低优先级的速度选项KS8995M 数据手册集成 5 个 10/100 管理交换端口 流控制或者包下降速率限制（入端口） 集成 MIB 计数器，完全兼容统计数据采集，每个端口 34 个 MIB 计数器 对每帧长度达到 1916 字节的帧有允许/禁止选项 IGMP v1/v2 的侦听多播包过滤 入口包端口值的特别标记模式，用于发送 CPU 信息 SPI 从（完全
4、）和 MDIO（仅 MII PHY）串行接口管理，用于控制寄存器的配置 基于 MAC-ID 的安全锁选项 运行过程中可配置控制寄存器（端口优先级，802.1P/D/Q，AN ） CPU 读取访问 MAC 转发表项 802.1D 生成树协议 端口镜像/监测/侦探：进出任意端口或 MII 每个端口都有使用全局%控制的广播风暴保护 优化光纤到铜介质转换 全片上硬件掉电支持（不保存寄存器配置） PHY 上的每个端口都有软件省电（空闲链路检测，保存寄存器配置） 支持 QoS/CoS 包优先级：每个端口，802.1P 以及基于区分服务 在每个端口上（出端口）可添加或移除 802.1P/Q 标签 MDC&M
5、DI/O 接口，支持访问 MII PHY 的控制寄存器（并非全部控制寄存器） MII 本地环回支持 片上 64k 帧缓冲存储区（不与 1K 的单播地址表共享） 线速接收和发送 集成搜索引擎，带有专用的 1K MAC 地址 全双工 IEEE 802.3x & 半双工背压流量控制 综合 LED 支持 7 线 SNI 支持传统 MAC 接口 自动的 MDI/MDI-X 转换 禁用自动 MDI/MDI-X 选项 低功耗核：1.8V；I/O：2.5V 或 3.3V 0.18 微米 CMOS 技术 128 管教 PQFP 封装KS8995M 数据手册集成 5 个 10/100 管理交换端口应用 宽带网关/
6、防火墙/ VPN 集成 DSL 或电缆调制解调器的多端口路由器 无线局域网接入点+网关 家庭网络的扩展 独立的 10/100 交换机 酒店/校园/ MxU 网关 企业 VoIP 网关/电话 FTTx 的用户端设备 管理媒体转换器系统级配置1) 宽带网关2) 综合宽带路由器KS8995M 数据手册集成 5 个 10/100 管理交换端口3) 独立交换机引言KS8995M 包含 5 个 10/100M 的物理层收发器和 5 个带有集成的第二层管理型交换机的 MAC单元。KS8995M 有 3 种运行模式。第一种模式是用作 5 端口的综合交换机。第二种模式是用作 5端口交换机，第 5 个端口与物理端
7、口分离。在第二种模式下，通过 MII 访问第 5 个 MAC。这可用于实现综合带宽路由器。第三种模式使用双 MII 特征恢复第 5 个 PHY 的使用。这种模式允许额外的宽带网关配置，此时通过 MII-P5 端口访问第 5 个 PHY。KS8995M 可便利地用于管理型或非管理型设计。设计成管理型时，主处理器可通过 SPI 总线完全控制 KS8995M，或通过 MDC/MDIO 接口部分地控制 KS8995M。设计成非管理型，可通过在系统复位时 I/O 捆包或者系统复位时 EEPROM 编程实现。在介质方面，KS8995M 所有端口支持 IEEE 802.3 10BaseT、100BaseTX
8、 ，4 端口和 5 端口支持100BaseFX。KS8995M 可用作两种不同介质的转换器。使用精巧的模拟电路加强物理信号的发送和接收，使得设计更加有效，以允许更低的功耗和更小的芯片大小。从 KS8995E 到 KS8995M，主要增加：支持主处理器管理，一个双向 MII 接口，基于标签和端口的 VLAN，支持生成树协议，支持 IGMP 侦听，支持端口镜像，以及速率限制功能。功能概述：物理层收发器100BaseTX 发送100BaseTX 发送功能包括并串转换，4B/5B 编码，扰码，非归零码（NRZ）到反向非归零码（NRZI ）转换，MLT3 编码和发送。电路由一个并串转换开始，把 MII
9、接口从 MAC 接收的数据转换成 125MHZ 的比特流（控制和数据流） 。然后，这个比特流又转换成 4B/5B 编码，然后进行扰码。这组串行数据又进一步从 NRZ 转成 NRZI 格式，然后转成 MLT3 电流输出。输出由一个外部精度为 1%， 3.01k 的电阻设置。它的典型上升 /下降时间是 4ns，符合 ANSI TP-PMD 关于幅度平衡、过冲和时序抖动的标准。波浪形 10BaseT 的输出同样纳入 100BaseTX 发送器。100BaseTX 接收KS8995M 数据手册集成 5 个 10/100 管理交换端口100BaseTX 接收功能包括自适应均衡，DC 恢复，MLT3 到
10、NRZI 转换，数据和时钟恢复，NRZI 到 NRZ 转换，解扰，4B/5B 解码，以及串并转换。接收方由均衡滤波器开始，补偿双绞线上的码间干扰。因为幅度损失和相位失真是线缆长度的函数，均衡器需调整参数以优化性能。变量均衡器会比较接收到的信号和某些已知的电缆特性，得到一个初始估计值，然后调整、优化自身。这是一个持续的过程，能自动适应环境的变化（例如，温度变化） 。均衡之后的信号然后通过 DC 恢复和数据转换模块。DC 恢复电路用于补偿基线漂移的影响，并提高动态范围。差分数据转换电路把 MLT3 格式转换回到 NRZI 格式。切片门槛也是自适应的。时钟恢复电路从 NRZI 信号的边沿提取出 12
11、5MHz 的时钟信号。提取出的时钟信号用于 NRZI信号到 NRZ 信号的格式转换。NRZ 信号依次通过解扰和 4B/5B 解码。最后，NRZ 串行数据被转换成 MII 格式，提供给 MAC 的输入。PLL 时钟合成器KS8995M 为系统时序产生 125M、42M、25M 和 10M 的时钟信号。内部时钟由外部的 25M 晶体或振荡器产生。扰码/解扰扰码的目的：扩频以减小 EMI 和基线漂移。通过 11 位的线性反馈移位寄存器给数据加扰。这会产生一个 2047 位的非重复序列。接收方使用与发送方相同的序列给进入的数据流解扰。100BaseFX 操作100BaseFX 操作与 100BaseT
12、X 操作非常相似，区别在于扰码/ 解扰和 MLT3 编码解码在收发时被旁路。在这种模式下，不使用自动协商特征，因为没有标准支持光纤自动协商。100BaseFX 信号检测如果 4 端口和 5 端口的 FXSDx 大于 6V，这两个端口运行在 100BaseFX 模式。这个信号的内部参考电压是 1.25V。使用分压器设置光纤模块接口，使得 FXSDx H高于参考电压1.25V，FXSDx L低于参考电压 1.25V。 H表示检测到信号， L表示无信号。当 FXSDx 低于 6V，100BaseFX 模式无效。因为 100BaseFX 模式下无自动协商功能，4 端口和 5 端口必须强行设置为全双工或
13、半双工。请注意，在设置选项里面存在 4 端口双工模式，但没有端口 5。100BaseFX 远端故障当从接收光纤模块检测到得信号逻辑错误时，发生远端故障。发生远端故障时，发送端通过在帧间空闲发送 84 个1和 1 个0通知链路的另一端。应该通过设置寄存器，禁用远端故障。10BaseT 发送10BaseT 驱动输出被纳入 100BaseT 驱动，使得以相同的磁性发送。它们在内部被整形和预加强，使得输出有 2.3V 的典型幅度值。谐波分量至少在全一的曼彻斯特编码信号的 27dB 以下。10BaseT 接收在接收方，使用输入缓冲和电平检测静噪电路。一个差分输入接收电路和一个锁相环执行解码功能。曼彻斯特
14、编码的数据流被分解成时钟信号和 NRZ 数据。静噪电路拒绝电平低于 400mV 的信号或者短脉冲宽度信号，以防止误触发在 RXP 或 RXM 输入端的噪声。当输入超过静噪限制，锁相环锁定输入信号，KS8995M 解码数据帧。接收时钟在数据接收的空闲期动态获得。KS8995M 数据手册集成 5 个 10/100 管理交换端口电源管理KS8995M 带有每个端口电源关闭模式。为了节省电源，用户可通过设置控制寄存器或 MII 控制寄存器关掉未使用的端口的电源。另外，KS8995M 支持全芯片关闭电源模式。激活全芯片关闭电源模式时，整个芯片将关闭。MDI/MDI-X 自动交叉KS8995M 支持 MD
15、I/MDI-X 自动交叉。这方便了直连 CAT-5 线缆或者交叉 CAT-5 线缆的使用。自动适应功能探测远程的发送和接收对，正确地从设备中匹配发送和接收对。用户不关心线缆的类型时，自动适应功能很有用，同时保存一个额外的上行链路配置连接。通过配置端口控制寄存器，可禁用自动交叉特征。自动协商自动协商通过和对端交换一种 FLP(Fast Link Pluse)的特殊 Frame，里面包含了自己这端可以支持的工作组合方式(速度/双工方式)，对端收到之后和自己可以支持的工作组合方式相比较选择一种最佳的工作方式。链路设置如图 1 所示。图 1 自动协商功能概述：交换核地址搜索KS8995M 数据手册集成
16、 5 个 10/100 管理交换端口内部搜索表存储 MAC 地址和它们的相关信息。它包括 1K 的单播地址表和交换信息。KS8995M 可以学习 1K 的地址，并根据哈希表区分。哈希表依赖运行环境和概率，不能保证KS8995M 所能学习的地址数的绝对数量。学习当遇到以下实体时，内部搜索引擎更新搜索表。 （1）在搜索表中不存在接收包的 SA；（2）接收包完好，无接收错误，但长度非法。搜索引擎将合格的 SA 插入到表中，附带端口号和时间戳。如果表已满，则删除表中的最后一个实体，以腾出空间存储新实体。地址搬迁内部搜索引擎也监测某个站点是否移动。如果移动，它会相应地更新表。当发生以下情况时，执行地址搬迁：（1）接收包的 SA 在表中，但源端口不同于表中记录的源端口；（2）接收包完好，包无接收错误，但长度非法。老
