Electronic_RJ45_Ethernet - Kasimashi/Systemes-embarques GitHub Wiki
Ethernet et l'électronique
Pour faire fonctionner Ethernet sur un système embarqué, tu as besoin de deux blocs principaux :
-
(E)MAC (Media Access Control) : Gère la création et la réception des trames Ethernet. Intégré dans certains processeurs (comme l’AM335x) ou sous forme de module externe.
-
PHY (Physical Layer) :
Convertit les trames numériques du MAC en signaux électriques différentielles pour le câble Ethernet. Fournit isolation galvanique et parfois pilotage des LEDs.
Pour que le MAC et le PHY communiquent, il faut une interface standardisée. Pour connecter un MAC à un PHY Ethernet, plusieurs interfaces sont possibles selon le débit et le nombre de pins disponibles.
Tableau 1 : Types d'interfaces
| Interface | Nombre de signaux | Débit | Commentaire |
|---|---|---|---|
| MII (Media Independent Interface) | 16 lignes + contrôle | 10/100 Mbps | Classique mais occupe beaucoup de broches |
| RMII (Reduced MII) | 6-7 lignes | 10/100 Mbps | Variante compacte, utilisée sur BeagleBone |
| GMII (Gigabit MII) | 24 lignes | 1000 Mbps | Pour Gigabit Ethernet |
| RGMII (Reduced GMII) | 12 lignes | 1000 Mbps | Variante compacte pour Gigabit |
| SMII / SPI PHY | 1-4 lignes | 10 Mbps | Pour microcontrôleurs très limités |
Exemple de carte de développements
| Carte / Microcontrôleur | MAC intégré ? | Interface utilisée | Débit max | Commentaire |
|---|---|---|---|---|
| BeagleBone Black (AM335x) | Oui | RMII | 100 Mbps | Moins de pins, suffisant pour Fast Ethernet |
| Carte Gigabit standard | Oui | GMII ou RGMII | 1000 Mbps | Nécessite plus de pins et routage plus complexe |
| Microcontrôleur simple | Non ou simple MAC | SMII / SPI PHY | 10 Mbps | Pour designs très simples ou IoT |
| Design classique embarqué | MAC externe | MII | 100 Mbps | Plus de pins à router mais standard industriel |
Exemple de Connecteur Ethernet et électronique sur le BeagleBone Black
Cet exemple explique le connecteur Ethernet (RJ45) et l’électronique associée sur un BeagleBone Black.
Cf : Page 8 --> https://old.beagleboard.org/static/beaglebone/BEAGLEBONE_SCHEM_A3.pdf
1. Connecteur Ethernet RJ45
**Pas réprésenté ici : (Inclus dans le Würth 7499010211A) Le BeagleBone Black utilise un connecteur RJ45 standard 8P8C, compatible 10/100 Mbps.
| Broche | Signal (Fast Ethernet) |
|---|---|
| 1 | TX+ |
| 2 | TX- |
| 3 | RX+ |
| 4 | NC / PoE |
| 5 | NC / PoE |
| 6 | RX- |
| 7 | NC / PoE |
| 8 | NC / PoE |
- Les broches 1-2 transmettent les données (TX en différentiel), les 3-6 reçoivent (RX en différentiel).
- Les broches 4,5,7,8 peuvent servir à PoE mais ne sont pas utilisées sur le BeagleBone.
2. Transformateur / Magnetics
Entre le connecteur RJ45 et le PHY se trouve un transformateur Ethernet (magnetics) :
- Fournit isolation galvanique entre la carte et le réseau.
- Protège contre les surtensions et boucles de masse.
- Transmet les signaux différentielles.
- Souvent intégré dans les connecteurs "magjack" comme le Würth 7499010211A. (https://www.we-online.com/components/products/datasheet/7499010211A.pdf)
3. Circuit intégré PHY
Le BeagleBone Black utilise un LAN8720 pour le PHY :
- Convertit les signaux numériques du MAC en signaux Ethernet physiques.
- Gère la négociation de vitesse et le duplex.
- Communique avec le processeur via le RMII.
- Contrôle les LEDs RJ45 (Link/Activity, vitesse).
Ethernet et RMII sur le BeagleBone Black
Sur le BeagleBone Black, le PHY LAN8720 se connecte au processeur AM335x via l'interface RMII (Reduced Media Independent Interface). Voici les détails.
Qu’est-ce que le RMII ?
RMII est une interface standard entre un MAC (Media Access Control) et un PHY.
- Réduit le nombre de signaux par rapport au MII classique : 6 à 7 lignes seulement.
- Conçu pour Fast Ethernet 10/100 Mbps.
- Signaux principaux :
| Signal | Direction | Description |
|---|---|---|
| TXD[1:0] | MAC → PHY | Données à transmettre (2 bits) |
| RXD[1:0] | PHY → MAC | Données reçues (2 bits) |
| TX_EN | MAC → PHY | Active la transmission |
| CRS_DV | PHY → MAC | Carrier Sense / Data Valid |
| REF_CLK | MAC ↔ PHY | Horloge 50 MHz pour synchronisation |
| MDIO | Bidirectionnel | Bus de configuration et état du PHY |
| MDC | MAC → PHY | Horloge pour MDIO |
Sur le BeagleBone Black, le MAC intégré fournit généralement l'horloge de référence.
Connexion du PHY LAN8720 au processeur AM335x
Connexions principales :
| Signal RMII | Connexion |
|---|---|
| TXD0, TXD1 | Sorties MAC → PHY |
| TX_EN | Sortie MAC → PHY pour activer l’émission |
| RXD0, RXD1 | Entrées MAC depuis PHY |
| CRS_DV | Entrée MAC depuis PHY |
| REF_CLK | MAC → PHY (50 MHz) |
| MDIO | Bidirectionnel MAC ↔ PHY |
| MDC | Horloge pour MDIO |
Les LEDs RJ45 sont pilotées directement par le PHY.