KS8993型高性能交换电路及其应用1引言KENDIN公司推出的KS8993是业界第一款包含3端口10/100物理层收发器、3个带有1个Layer2交换器的MAC单元以及缓存的高性能以太网快速交换电路，集成了10BaseT/100BaseTX/100BaseFXPHY和16K×32的SRAM缓冲区，其带宽可达到1Gbps。具有低功耗、功能齐全和易于调试等特点。KS8993主要具有以下特性：符合IEEE802.3以太网标准和IEEE802.3μ快速以太网标准；支持基于端口的VLAN，基于硬件的10/100速率转换及自动协商机制；支持10M/100M和全双工/半双工自适应功能；支持全双工的IEEE802.3x流量控制及半双工的流量控制；片内集成地址对照引擎、自动地址分析、老化和移位；MAC地址自学习、自更新功能；可支持优先级排队、未屏蔽双绞线和光纤；采用128引脚的PQFP型封装。2内部结构图1是KS8993的内部结构框图。下面介绍KS8993中各主要模块的原理。(1)地址对照引擎KS8993内置存储MAC地址及其相关信息的地址对照表。该表能够提供1K字48位的中央地址存储器地址和交换信息。(2)SRAM缓冲器KS8993内置一个用于存储帧的16K字32位的SRAM缓冲器。这一资源是由该电路的3个端口共享。每个端口分配多大空间的缓冲器可以通过系统设置来决定。(3)流量控制在KS8993中，帧的接收与发送支持802.3x标准。KS8993刚刚接收一个数据包，假如该数据包的目标端口资源被占用，KS8993将对接收数据包的端口进行流量控制。这时，KS8993会发出一个含有最大停顿时间的流量控制帧。一旦目标端口资源被释放，KS8993就发出其他不含停顿时间的帧。3KS8993的输入接口和输出接口如图2所示，KS8993的输入接口和输出接口主要分为：物理接口、MII接口、串行网络接口、LED指示接口、非管理编程接口、控制和其他接口、工厂测试接口、电源和地接口。3.1物理接口KS8993分别提供3路收发信号接口，分为变压器和光纤两种模式与媒体介质相连。光纤模式下，三路光信号检测接口接光纤信号检测输出口可完成光信号检测。还需为传输数据设置抽头变压器参考值，并设置发送电流值。3.2介质无关接口（MII）介质无关接口（MII）的作用是使物理层可以支持不同的介质类型。MII引脚信号包括接收、发送数据、发送使能、冲突监测、收发时钟和故障指示等。还提供了载波活动、冲突检测和管理接口信号。数据穿越MII的速率是每个时钟周期为一个半位元组（4位），即25Mbps。MII工作在forward和backward两种模式下。在forward模式下，KS8993的MAC3利用外接的PHY进行通信；在backward模式下，外部的MAC利用KS8993的PHY3进行通信。3.3串行网络接口串行网络接口与用于网络层协议处理的控制器兼容，可以直接与这些类型的设备连接。传输信号分为两类：一类负责发送，包括发送使能、冲突检测、串行发送数据和发送时钟等。另一类负责接收，包括载波监听、串行接收和接收时钟。3.4LED指示接口状态指示信号可以设置为速度指示、冲突指示、全双工/半双工指示等。可以根据需要外接一定数目的LED灯指示电路的工作状况。3.5非管理编程接口按功能表设置MODESEL[3：0]引脚电平可规定LED的工作模式。设置MTXD[3：1]引脚可实现全双工和半双工模式。设置MIIS[1：0]引脚使KS8993的MII接口工作在forward或reverse模式。设置MRXD[0]引脚为高电平，KS8993可禁止MAC3的自动协商功能。设置MRXD[3]引脚为低电平，使KS8993的MAC3工作在半双工模式。诸如此类，灵活设置这些非管理编程接口电平还可以实现自动协商机制、MAC地址自学习、符合802.1p的优先级排队、自更新等功能。3.6控制和其他接口接外部晶振或输入时钟信号和系统复位信号。3.7电源和地接口KS8993采用单2.5V工作电压，包括收发驱动器在内的总功耗为300mA（750mW），具有低损耗特性。4典型应用KS8993包含3端口10/100自适应物理层收发器和3个带有一个Layer2交换器的MAC单元。在实际应用中，KS8993既可以配置为一个独立的3端口器件，如图3（a）所示，也可以为了满足需要（如将DSL与一部IP电话和PC相连时），配置成为两端口加一个MII端口的形式，如图3（b）所示。MII端口可以连接外部处理器，用于路由目的和公共网络访问。图4是KS8993在IP电话中的应用。端口1连接个人计算机，端口2连接电话，端口3则设...
