RTL8153-VB-CG برای تبدیل رابط USB به یک پورت شبکه کابلی Gigabit طراحی شده است. این IC داده‌ها را از سمت USB دریافت کرده و آن‌ها را به فریم‌های Ethernet تبدیل می‌کند و در جهت عکس نیز اطلاعات شبکه را از PHY داخلی دریافت و از طریق USB به Host منتقل می‌کند.
یکپارچه‌بودن MAC، PHY و USB Controller باعث می‌شود برای ساخت یک آداپتور USB-to-Ethernet به کنترلر شبکه یا PHY مجزای دیگری نیاز نباشد.
مدل
RTL8153-VB-CG
نوع قطعه
USB to Gigabit Ethernet Controller
Ethernet
10 / 100 / 1000Mbps
هر عدد
۹۷۰٬۰۰۰تومان
PHY Ethernet
داخل
MAC Ethernet
داخلی
رابط Host
USB 3.0
سازگاری USB
USB 3.0 / 2.0 / 1.1
USB SuperSpeed
دارد
Auto-Negotiation
دارد
Auto MDI/MDIX
دارد
Pair Swap / Polarity Correction
دارد
Jumbo Frame
تا 9KB
Flow Control
IEEE 802.3x
VLAN
IEEE 802.1Q
Layer 2 Priority
IEEE 802.1p
Energy Efficient Ethernet
IEEE 802.3az
Wake-On-LAN
دارد
Wake-On-WAN
RealWoW!
CDC-ECM
پشتیبانی می‌کند
Checksum Offload
IPv4 / IPv6 / TCP / UDP
EEPROM
93C46 / 93C56 / 93C66 یا TWSI
OTP داخلی
دارد
SPI Flash Interface
دارد
LED قابل تنظیم
دارد
GPIO
دارد
External Clock
25MHz یا 48MHz
رگولاتور داخلی
Switching Regulator + LDO
ریل اصلی 5V
4.75 تا 5.25V
ریل 3.3V
3.14 تا 3.46V
ریل 1.2V
1.14 تا 1.26V
دمای کاری
0°C تا +70°C
MSL
Level 3
پکیج
QFN-48 Green
ابعاد پکیج
6×6mm
Pitch
0.4mm
Exposed Pad
دارد
معرفی آیسی کنترلر شبکه RTL8153-VB-CG
در بسیاری از لپ‌تاپ‌ها، تبلت‌ها و سیستم‌های Embedded فضای کافی برای قرار دادن پورت RJ45 وجود ندارد. در چنین محصولاتی می‌توان از USB برای اضافه‌کردن اتصال Ethernet استفاده کرد.
RTL8153-VB-CG دقیقاً همین وظیفه را انجام می‌دهد. سمت Host از USB 3.0 استفاده می‌کند و سمت شبکه دارای PHY داخلی 10/100/1000BASE-T است؛ بنابراین طراحی می‌تواند با استفاده از Magnetics مناسب و کانکتور RJ45 یک رابط شبکه کامل ایجاد کند.
این تراشه علاوه بر انتقال عادی داده، قابلیت‌هایی مانند Checksum Offload، VLAN، Jumbo Frame، Wake-On-LAN و مدیریت توان را نیز در سخت‌افزار پیاده‌سازی می‌کند تا بار پردازشی Host و مصرف انرژی کاهش یابد
این قطعه چه کاری انجام می‌دهد؟
RTL8153-VB-CG در عمل پل ارتباطی بین USB و شبکه Ethernet است. کامپیوتر یا پردازنده از طریق USB با این تراشه ارتباط برقرار می‌کند و RTL8153 اطلاعات را برای ارسال از طریق کابل شبکه آماده می‌کند.
در سمت Ethernet، PHY داخلی وظایفی مانند Auto-Negotiation، تصحیح Polarity، Equalization، Echo Cancellation و مدیریت چهار زوج سیگنال Gigabit Ethernet را انجام می‌دهد. بنابراین طراح مجبور نیست PHY گیگابیتی جداگانه‌ای کنار تراشه قرار دهد
نحوه راه‌اندازی
برای طراحی با RTL8153-VB-CG نمی‌توان فقط یک تغذیه و RJ45 به تراشه متصل کرد. بخش USB SuperSpeed، PHY اترنت، رگولاتورها، Clock و Power Rails باید مطابق Reference Design و Layout مناسب طراحی شوند.
تراشه دارای Switching Regulator و LDO داخلی است و دیتاشیت ریل‌های 5V، 3.3V و 1.2V را برای بخش‌های مختلف مشخص می‌کند. ولتاژ پیشنهادی VDD5 برابر 5V، ریل‌های AVDD/DVDD برابر 3.3V و Core برابر 1.2V هستند.
برای Clock می‌توان از مرجع 25MHz یا 48MHz استفاده کرد. دیتاشیت برای Crystal/Clock محدودیت‌هایی مانند Frequency Tolerance و Jitter نیز تعریف کرده است؛ بنابراین منبع Clock باید متناسب با مشخصات تعیین‌شده انتخاب شود.
کاربردها
کارت شبکه USB 3.0: تبدیل USB به Ethernet گیگابیتی.
USB to RJ45 Adapter: برای لپ‌تاپ‌ها و سیستم‌های بدون Ethernet.
USB-C Docking Station: در کنار USB Hub و USB Type-C Controller.
Notebook Dock: افزودن پورت Gigabit LAN.
Embedded System: اضافه‌کردن Ethernet به پردازنده دارای USB Host.
Motherboard: رابط شبکه متصل از طریق USB.
Industrial Computer: افزودن شبکه گیگابیتی به سیستم‌های Embedded.
Mini PC: استفاده در سیستم‌هایی که PCIe در دسترس نیست.
مزایا
USB 3.0 و Gigabit Ethernet در یک IC
PHY گیگابیتی داخلی
عدم نیاز به Ethernet MAC جداگانه
پشتیبانی از USB 2.0 و 1.1 برای سازگاری عقب‌رو
Jumbo Frame تا 9KB
VLAN 802.1Q
Energy Efficient Ethernet
Wake-On-LAN
Checksum و Segmentation Offload
EEPROM یا OTP داخلی برای تنظیمات
SPI Flash Interface
LEDهای قابل برنامه‌ریزی
نکات ایمنی بخش USB 3.0 SuperSpeed نیازمند طراحی High-Speed واقعی است. زوج‌های TX و RX باید با Controlled Impedance، طول مناسب، Matching و Reference Plane صحیح مسیرکشی شوند. کیفیت Layout ضعیف می‌تواند باعث افت سرعت، قطع ارتباط یا شناسایی دستگاه فقط در USB 2.0 شود. همین مسئله در سمت Gigabit Ethernet نیز اهمیت دارد. چهار زوج MDI باید از PHY به Magnetics با Layout مناسب متصل شوند و فاصله از منابع نویز Switching رعایت شود. خود RTL8153 برای 1000BASE-T از هر چهار زوج کابل استفاده می‌کند. همچنین Exposed Pad مرکزی پکیج باید طبق Footprint مرجع به Ground متصل شود. علاوه بر اتصال الکتریکی، این Pad در دفع حرارت تراشه نیز نقش دارد. ابعاد و Footprint پکیج در بخش Mechanical Dimensions دیتاشیت ارائه شده‌اند.
سوالات متداول
آیا RTL8153-VB-CG برای Gigabit Ethernet به PHY خارجی نیاز دارد؟
خیر. PHY 10/100/1000Mbps داخل خود RTL8153-VB قرار دارد و چهار زوج MDI مستقیماً از تراشه خارج می‌شوند. برای اتصال به RJ45 همچنان به Magnetics مناسب نیاز است.
آیا RTL8153-VB-CG فقط با USB 3.0 کار می‌کند؟
خیر. تراشه از USB 3.0، USB 2.0 و USB 1.1 پشتیبانی می‌کند. البته برای دستیابی عملی به سرعت Gigabit، استفاده از USB 3.0 اهمیت دارد؛ USB 2.0 خود از نظر پهنای باند محدودتر است.
آیا برای ذخیره MAC Address حتماً EEPROM خارجی لازم است؟
خیر. RTL8153-VB دارای OTP داخلی است که می‌تواند جای EEPROM خارجی را بگیرد. در عین حال رابط EEPROM برای مدل‌های 93C46، 93C56، 93C66 و TWSI نیز وجود دارد. انتخاب روش به طراحی و فرآیند Programming محصول بستگی دارد.
جمع‌بندی
RTL8153-VB-CG یک راهکار یکپارچه برای تبدیل USB 3.0 به شبکه Gigabit Ethernet است و USB Controller، MAC و PHY سه‌سرعته را در یک IC قرار می‌دهد. قابلیت‌هایی مانند Jumbo Frame، VLAN، EEE، Wake-On-LAN و Offload سخت‌افزاری باعث شده این خانواده در کارت‌های شبکه USB و Docking Stationها کاربرد گسترده‌ای پیدا کند.
در خرید این نسخه، مهم‌ترین موضوع توجه به VB-CG و پکیج QFN-48 است. به دلیل وجود Variantهای جدیدتر با پکیج متفاوت، جایگزینی فقط براساس نام RTL8153 توصیه نمی‌شود و برای تولید جدید بهتر است وضعیت تأمین همین Revision نیز قبل از تثبیت BOM بررسی شود.
توضیحات تکمیلی
همین ویژگی باعث شده RTL8153 در دانگل‌های شبکه، Docking Stationها، لپ‌تاپ‌ها و تجهیزات Embedded استفاده شود.
