基于ESP32驱动LAN8720以太网收发器

news2024/11/15 10:00:12

文章目录

一、LAN8720A简介
二、引脚说明
- 芯片管脚配置
- 示例演示

一、LAN8720A简介

LAN8720A是低功耗的10/100M以太网PHY芯片，支持通过RMII接口和MAC层通信。它包含一个全双工10-BASE-T/100BASE-TX收发器，支持10Mbps和100Mbps操作。可以自动协商以自动确定最佳速度和双工操作模式。支持 HPAuto-MDIX 自动翻转功能，无需更换网线即可将连接更改为直连或交又连接。特性如下：

10/100M
支持RMII接口
支持全双工和半双工
使用外部25M晶振，LAN8720A内部集成 PLL可以将25M倍频到50MHz参考时钟给MAC层使用
支持自协商模式支持HPAuto-MDIX自动翻转
支持SMI串行管理接口

LAN8720A内部框图：

LAN8720A系统框图：左边10/100M网络控制器。右边的RJ45就是网口。下边框图说明需要一个外部晶振。

二、引脚说明

引脚	描述
TX1	PHY收发器发送的两位数据第1位数据发送引脚
NC	不连接
TX_EN	数据发送使能指示TXD[1:0]上存在有效的发送数据，用于控制发送数据的使能
TX0	PHY收发器发送的两位数据第0位数据发送引脚
RX0	PHY收发器接收的两位数据第0位数据接收引脚
RX1	PHY收发器接收的两位数据第1位数据接收引脚
nINT/RETCLK	中断输出低有效/参考时钟信号輸出
CRS	载波侦听/接收数据有效，用于指示是否检测到网络上的载波
MDIO	串行管理接口的输入输出引脚，用于读写PHY寄存器
MDC	串行管理接口的时钟引脚，用于同步数据传输
VCC	3.3V

芯片管脚配置

PHY地址配置：PHYAD[0]引脚用于配置 SMI通信的 LAN8720A 地址，在芯片内部该引脚已经自带下拉电阻，默认认为 0(即外部悬空不接)，在系统上电时会检测该引脚获取得到 LAN8720A的地址为 0 或者 1，并保存在特殊模式寄存器(R18)的 PHYAD位中，该寄存器的 PHYAD有 5个位，在需要超过 2个 LAN8720A 时可以通过软件设置不同 SMI通信地址。模块的硬件设计PHYAD[0]引脚默认上拉到高电平，即PHY address为1。

nINT/REFCLKO参考时钟配置：配置REF_CLK输入模式（nINT）和REF_CLK输出模式。配置模式决定了nINT/REFCLKO引脚的功能。nINTSEL配置带锁定在POR和nRST的上升沿。默认情况下，nINTSEL通过内部上拉电阻器配置为nINT模式。

当 nINTSEL引脚为低电平时，REF_CLK输出模式，设备会倍频到50MHz RMII REF_CLK，nINT中断不可用。REF_CLK输出模式允许使用低成本的25MHz晶体作为REF_CLK的参考。这种配置可能会降低系统成本。

当 nINTSEL引脚为高电平时，50MHz REF_CLK在XTAL1/CLKIN引脚上被驱动。即需要外部提供50MHz参考时钟给CLKIN引脚。

MODE[2:0]模式配置：选择网络通信速率和工作模式，可选10Mbps 或 100Mbps 通信速度，半双工或全双工工作模式。将MODE引脚都设置为1，让 LAN8720A 启动自适应功能，它会自动寻找最优工作方式。其中，复用引脚如下：

配置MODE[2:0] 引脚，支持以下几种模式：

REGOFF内部+1.2V稳压器配置：配置是否使用内部稳压器，当REGOFF引脚为高电平时选择外部+1.2V稳压器，通过VDDCR引脚输入+1.2V 电压提供。当REGOFF引脚为低电平时选择内部+1.2V稳压器。注意，由于REGOFF与 LED1 引脚复用，必须适当考虑LED的极性。模块的VDDCR引脚位置如下：

示例演示

引脚接线

ESP32	LAN8720模块
GPIO21	TX_EN
GPIO19	TX0
GPIO22	TX1
GPIO25	RX0
GPIO26	RX1
GPIO27	CRS
GPIO23	MDC
GPIO18	MDIO

示例代码

#include <ETH.h> //引用以使用ETH
#include <WiFiUdp.h> 

#define ETH_ADDR        1
#define ETH_POWER_PIN  -1
#define ETH_MDC_PIN    23
#define ETH_MDIO_PIN   18
#define ETH_TYPE       ETH_PHY_LAN8720
#define ETH_CLK_MODE   ETH_CLOCK_GPIO17_OUT

WiFiUDP Udp;                      //创建UDP对象
unsigned int localUdpPort = 2333; //本地端口号

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  Serial.println();

  ETH.begin(ETH_ADDR, ETH_POWER_PIN, ETH_MDC_PIN, ETH_MDIO_PIN, ETH_TYPE, ETH_CLK_MODE); //启用ETH
  while(!((uint32_t)ETH.localIP())) //等待获取到IP
  {

  }
  Serial.println("Connected");
  Serial.print("IP Address:");
  Serial.println(ETH.localIP());

  Udp.begin(localUdpPort); //启用UDP监听以接收数据
}

void loop()
{
  int packetSize = Udp.parsePacket(); //获取当前队首数据包长度
  if (packetSize)                     //如果有数据可用
  {
    char buf[packetSize];
    Udp.read(buf, packetSize); //读取当前包数据

    Serial.println();
    Serial.print("Received: ");
    Serial.println(buf);
    Serial.print("From IP: ");
    Serial.println(Udp.remoteIP());
    Serial.print("From Port: ");
    Serial.println(Udp.remotePort());

    Udp.beginPacket(Udp.remoteIP(), Udp.remotePort()); //准备发送数据
    Udp.print("Received: ");    //复制数据到发送缓存
    Udp.write((const uint8_t*)buf, packetSize); //复制数据到发送缓存
    Udp.endPacket();            //发送数据
  }
}