探索Micrel KS8695P：高性能多端口PCI網(wǎng)關(guān)解決方案

在當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計(jì)領(lǐng)域，高性能、低成本且集成度高的解決方案一直是工程師們追求的目標(biāo)。Micrel的KS8695P多端口PCI網(wǎng)關(guān)解決方案，無(wú)疑是這樣一款令人矚目的產(chǎn)品。它為住宅網(wǎng)關(guān)和小型辦公室環(huán)境提供了豐富的功能和出色的性能，下面我們就來(lái)詳細(xì)了解一下這款產(chǎn)品。

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一、產(chǎn)品概述

KS8695P是CENTAUR系列集成處理器的一員，是一款基于以太網(wǎng)和802.11 a/g/b的嵌入式系統(tǒng)的高性能單芯片路由器解決方案。它集成了PCI到AHB橋接解決方案，可與32位PCI、miniPCI和cardbus設(shè)備接口。該芯片結(jié)合了成熟的第三代5端口管理型交換機(jī)、帶有MMU的ARM9 RISC處理器以及五個(gè)物理層收發(fā)器（PHY），并采用了Micrel的XceleRouter技術(shù)，為用戶(hù)帶來(lái)了全新的網(wǎng)絡(luò)集成、性能和總體BOM成本節(jié)省體驗(yàn)。

二、核心特性

（一）CPU特性

• 高性能ARM9核心：采用166MHz的ARM9 RISC處理器核心，具備8KB的I-cache和8KB的D-cache，可有效減少內(nèi)存訪問(wèn)延遲，支持小端模式和可配置的內(nèi)存管理單元，還支持16位thumb編程，以降低內(nèi)存需求。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能，它支持降低CPU和系統(tǒng)時(shí)鐘速度。
• AMBA總線接口：擁有片上AMBA總線2.0接口，為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸提供了高效的通道。

（二）PCI到AHB橋接特性

• PCI總線支持：支持33MHz、32位數(shù)據(jù)的PCI總線，集成PCI橋接，可與32位miniPCI或cardbus設(shè)備接口。
• 獨(dú)立時(shí)鐘速度：AHB和PCI時(shí)鐘速度獨(dú)立，支持125MHz的AHB速度，符合PCI修訂版2.1協(xié)議，支持AHB總線2.0接口。
• 仲裁功能：集成PCI仲裁器，具有上電啟用或禁用選項(xiàng)，支持與三個(gè)外部PCI設(shè)備和一個(gè)內(nèi)部設(shè)備的輪詢(xún)仲裁，支持AHB突發(fā)傳輸，最多可達(dá)16個(gè)數(shù)據(jù)字，可由主機(jī)CPU ARM9配置PCI寄存器，支持從PCI到AHB或AHB到PCI總線的總線主控。

（三）交換引擎

• 端口與緩沖：擁有5端口10/100集成交換機(jī)，包括一個(gè)WAN和四個(gè)LAN物理層收發(fā)器，具備16Kx32的片上SRAM用于幀緩沖，1.4Gbps的片上內(nèi)存帶寬可實(shí)現(xiàn)線速幀交換。
• 工作模式與功能：支持10Mbps和100Mbps的全雙工和半雙工操作模式，支持802.1Q基于標(biāo)簽的VLAN和基于端口的VLAN，支持802.1p、DiffServ和基于端口的優(yōu)先級(jí)，集成地址查找引擎，支持1K個(gè)絕對(duì)MAC地址，具備自動(dòng)地址學(xué)習(xí)、老化和遷移功能，支持廣播風(fēng)暴保護(hù)、全雙工IEEE 802.3x流量控制和半雙工背壓流量控制，支持IGMP偵聽(tīng)和生成樹(shù)協(xié)議。

（四）高級(jí)內(nèi)存控制器特性

• 內(nèi)存連接：支持與兩個(gè)ROM/SRAM/FLASH內(nèi)存庫(kù)的無(wú)縫連接，具有可編程的8/16/32位數(shù)據(jù)總線和可編程的訪問(wèn)時(shí)序；支持與兩個(gè)SDRAM庫(kù)的無(wú)縫連接，具有可編程的8/16/32位數(shù)據(jù)總線和可編程的RAS/CAS延遲；支持三個(gè)外部I/O庫(kù)，具有可編程的8/16/32位數(shù)據(jù)總線和可編程的訪問(wèn)時(shí)序。
• 地址映射：具備特殊的自動(dòng)地址映射功能，允許設(shè)計(jì)者將內(nèi)存的地址位0連接到KS8695P的ADDR[0]，地址位1連接到ADDR[1]，而無(wú)需考慮是字、半字還是字節(jié)尋址。

（五）直接內(nèi)存訪問(wèn)（DMA）引擎

• 獨(dú)立引擎：為WAN端口和LAN端口分別配備獨(dú)立的MAC DMA引擎，支持可編程的突發(fā)模式。
• 數(shù)據(jù)處理：支持小端字節(jié)順序的內(nèi)存緩沖區(qū)和描述符，包含大型獨(dú)立的接收和發(fā)送FIFO（3KB接收/3KB發(fā)送），可實(shí)現(xiàn)連續(xù)數(shù)據(jù)包的接收，并保證無(wú)欠載數(shù)據(jù)包發(fā)送，具備數(shù)據(jù)對(duì)齊邏輯和分散聚集能力。

（六）協(xié)議引擎和XceleRouter?技術(shù)

• 校驗(yàn)和生成：支持IPv4 IP頭/TCP/UDP數(shù)據(jù)包校驗(yàn)和生成，可減輕主機(jī)CPU的任務(wù)負(fù)擔(dān)。
• 數(shù)據(jù)包過(guò)濾：支持基于校驗(yàn)和錯(cuò)誤的IPv4數(shù)據(jù)包過(guò)濾，可自動(dòng)丟棄錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包。

（七）網(wǎng)絡(luò)接口

• 接口標(biāo)準(zhǔn)：具備五個(gè)MAC單元和五個(gè)PHY單元，支持所有LAN端口和一個(gè)WAN端口的10BASE - T和100BASE - TX，以及WAN端口和一個(gè)LAN端口的100BASE - FX。
• 數(shù)據(jù)處理：支持自動(dòng)CRC生成和檢查，支持自動(dòng)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包丟棄，支持IEEE 802.3全雙工和半雙工操作的自動(dòng)協(xié)商算法，支持PHY接口的全/半雙工操作，完全符合IEEE 802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，支持IEEE 802.3全雙工流量控制和半雙工背壓沖突流量控制，支持MDI/MDI - X自動(dòng)交叉。

（八）外設(shè)

• 中斷管理：擁有28個(gè)中斷源，包括四個(gè)外部中斷源，支持正常或快速中斷模式（IRQ，F(xiàn)IQ），具備優(yōu)先級(jí)中斷處理功能。
• I/O接口：16個(gè)可編程通用I/O引腳，可單獨(dú)配置為輸入、輸出或I/O模式，用于專(zhuān)用信號(hào)。
• 定時(shí)器與UART：兩個(gè)可編程32位定時(shí)器，具備看門(mén)狗定時(shí)器功能，高速UART接口，最高可達(dá)115kbps。

（九）其他特性

• 時(shí)鐘生成：集成PLL以生成CPU和系統(tǒng)時(shí)鐘。
• 開(kāi)發(fā)接口：具備JTAG開(kāi)發(fā)接口，可用于ICE連接。
• 封裝與電壓：采用19mm x 19mm 289 - pin PBGA封裝，核心采用1.8V CMOS，I/O采用3.3V。

三、系統(tǒng)級(jí)接口

（一）時(shí)鐘和復(fù)位

時(shí)鐘可由25MHz ±50ppm的晶體或振蕩器提供，復(fù)位輸入可由系統(tǒng)復(fù)位電路或簡(jiǎn)單的上電復(fù)位電路驅(qū)動(dòng)，還具備復(fù)位輸出（WRSTO），可用于復(fù)位系統(tǒng)中的其他設(shè)備。

（二）JTAG開(kāi)發(fā)接口

提供JTAG測(cè)試時(shí)鐘（TCK）、測(cè)試模式選擇（TMS）、測(cè)試數(shù)據(jù)輸入（TDI）、測(cè)試數(shù)據(jù)輸出（TDO）和測(cè)試復(fù)位（TRSTN）等接口，方便進(jìn)行芯片的調(diào)試和開(kāi)發(fā)。

（三）以太網(wǎng)接口

包括一個(gè)WAN以太網(wǎng)物理接口和四個(gè)LAN以太網(wǎng)物理接口，支持多種以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和自動(dòng)協(xié)商功能。

（四）PHY LED驅(qū)動(dòng)

可通過(guò)寄存器對(duì)WAN和LAN端口的LED指示燈進(jìn)行編程，以顯示不同的狀態(tài)信息，如速度、鏈接、全/半雙工、沖突、TX/RX活動(dòng)等。

（五）UART接口

具備UART接收數(shù)據(jù)（URXD）、發(fā)送數(shù)據(jù)（UTXD）、數(shù)據(jù)終端就緒（UDTRN）、數(shù)據(jù)設(shè)置就緒（UDSRN）等接口，支持高速數(shù)據(jù)傳輸。

（六）GPIO接口

16個(gè)通用I/O引腳，可用于連接外部設(shè)備或?qū)崿F(xiàn)特定的功能。

（七）PCI接口

支持33MHz、32位PCI接口，可連接三個(gè)外部主設(shè)備，具備PCI命令和字節(jié)使能、設(shè)備選擇、仲裁等功能。

（八）高級(jí)內(nèi)存接口

支持與SDRAM、ROM、SRAM、FLASH和外部I/O的無(wú)縫連接，具備可編程的同步總線速率、異步接口時(shí)序和獨(dú)立可編程的數(shù)據(jù)總線寬度。

四、應(yīng)用領(lǐng)域

KS8695P的應(yīng)用范圍非常廣泛，包括多端口無(wú)線VoIP網(wǎng)關(guān)、無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、RG + 組合802.11 a/b/g/n接入點(diǎn)、多媒體網(wǎng)關(guān)、數(shù)字音頻接入點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)元素、多端口寬帶網(wǎng)關(guān)、多端口防火墻和VPN設(shè)備、無(wú)線和有線組合網(wǎng)關(guān)以及光纖到戶(hù)管理CPE等。

五、總結(jié)

Micrel的KS8695P多端口PCI網(wǎng)關(guān)解決方案以其高性能、高集成度和豐富的功能，為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計(jì)提供了一個(gè)優(yōu)秀的選擇。它不僅能夠滿(mǎn)足各種應(yīng)用場(chǎng)景的需求，還能幫助工程師降低BOM成本，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師們可以根據(jù)具體的需求，充分利用KS8695P的各項(xiàng)特性，開(kāi)發(fā)出更加出色的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。大家在使用過(guò)程中，是否遇到過(guò)一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)景需要對(duì)KS8695P進(jìn)行特殊配置呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。