آی‌سی کنترلر شبکه RTL8153-VB-CG

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
• پکیج کوچک 6×6mm

سوالات متداول

1. 1

   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.
2. 2

   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.
3. 3

   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.