原标题：基于AX88179的USB3.0转1000M以太网（原理图+PCB+数据手册）

基于AX88179的USB3.0转1000M以太网设计

一、引言

二、主控芯片选择及作用

1. 主控芯片型号

在本设计中，我们选择了Asix Elektronik公司的AX88179作为主控芯片。AX88179是全球首款超高速USB 3.0转千兆以太网单芯片，它将USB 3.0物理层（PHY）、10/100/1000Mbps千兆以太网物理层（PHY）及媒体访问控制器（MAC）整合在单一芯片中。

2. AX88179的作用

• 接口转换：AX88179的核心功能是将USB3.0接口转换为千兆以太网接口，从而实现高速网络连接。

• 高速数据传输：利用USB3.0的高速数据传输能力，AX88179可以支持高达5Gbps的数据传输速率，同时千兆以太网的理论最大速度为1Gbps，能够满足高速网络传输的需求。

• 电源管理：AX88179支持多种电源管理模式，包括USB3.0的节能模式（U0、U1、U2和U3），能够根据实际需求调整功耗，达到节能效果。

• 网络远程唤醒：AX88179支持网络远程唤醒（Wake-on-LAN）功能，当系统进入低功率状态后，可以通过侦测网络连线状态变动、收到魔术包及Microsoft唤醒包等事件进行远程唤醒。

• 高级特性支持：AX88179还支持IPv4/IPv6封包校验和承载引擎、双绞线交叉自适应、TCP大包传送承载及符合IEEE802.3az超节能以太网标准（EEE）等高级特性。

三、原理图设计

1. 总体方案设计

在设计USB3.0转1000M以太网转换器时，我们首先需要制定总体方案。总体方案包括确定各个组件的选型、连接关系以及整体架构。

2. 关键组件选型

• USB3.0控制器：选用AX88179作为USB3.0控制器，它集成了USB3.0物理层和千兆以太网控制器。

• 网络变压器：选用Bothhand的LA1S109-43 LF作为网络变压器，用于增强网络信号的传输稳定性和抗干扰能力。

• 电源芯片：选用高效脉冲宽度调整双通道DC-DC直流降压转换器RT8075作为电源芯片，提供稳定的电源供应。

• 存储器：选用串行16位E2PROM芯片93C66作为存储器，用于存储USB描述符和Node-ID等信息。

3. 电路连接关系

在电路设计中，我们需要根据AX88179的数据手册和原理图进行电路连接。主要连接关系包括：

• USB3.0接口：AX88179的USB3.0接口与设备的USB3.0接口相连，用于数据传输。

• RJ45接口：AX88179的以太网接口通过网络变压器与RJ45标准网络接口相连，用于网络连接。

• 电源电路：RT8075电源芯片为AX88179提供稳定的电源供应。

• 存储器电路：93C66存储器芯片与AX88179相连，用于存储配置数据。

4. 原理图绘制

我们使用Cadence 15.7或更高版本的设计软件进行原理图的绘制。原理图绘制过程中需要注意以下几点：

• 组件标注：详细标注每个组件的型号、参数以及连接关系。

• 电源管理：确保电源电路的设计符合AX88179的电源管理要求。

• 信号完整性：在电路设计中考虑信号完整性问题，确保数据传输的稳定性。

• 电磁兼容性：在设计过程中考虑电磁兼容性问题，避免电磁干扰对电路的影响。

四、PCB设计

1. PCB布局

在PCB布局过程中，我们需要根据原理图进行各个组件的布局。布局过程中需要注意以下几点：

• 组件排列：确保各个组件的排列合理，避免相互干扰。

• 信号走线：信号走线需要尽量短且直，减少信号衰减和干扰。

• 电源走线：电源走线需要加粗，确保电源供应的稳定性。

• 接地处理：合理设计接地网络，确保电路的接地良好。

2. PCB布线

在PCB布线过程中，我们需要根据布局结果进行布线。布线过程中需要注意以下几点：

• 线宽选择：根据电流大小和信号频率选择合适的线宽。

• 线间距：确保线间距足够大，避免信号干扰。

• 过孔设计：合理设计过孔大小和数量，确保信号传输的连续性。

• 接地孔：在PCB上设计多个接地孔，确保电路的接地良好。

3. PCB审核与制板

在完成PCB设计后，我们需要进行审核和制板。审核过程中需要注意以下几点：

• 电气检查：使用专业的电气检查软件进行电气检查，确保电路设计正确无误。

• DRC检查：进行DRC（Design Rule Check）检查，确保PCB设计符合设计规范。

• 制板工艺：选择合适的制板工艺和材料，确保PCB的质量。

五、数据手册参考

1. AX88179数据手册

AX88179的数据手册是我们在设计过程中不可或缺的重要参考资料。数据手册详细介绍了AX88179的性能特点、规格参数、使用注意事项以及电路设计示例等。

2. 数据手册中的关键信息

在数据手册中，我们需要关注以下关键信息：

• 电气特性：了解AX88179的电气特性，包括工作电压、工作电流、功耗等。

• 功能描述：详细了解AX88179的各项功能，包括USB3.0接口、以太网接口、电源管理、网络远程唤醒等。

• 引脚定义：了解AX88179的引脚定义和连接方式，确保正确连接各个组件。

• 电路设计示例：参考数据手册中的电路设计示例，进行电路设计和PCB布局。

3. 数据手册的使用技巧

在使用数据手册时，我们需要注意以下几点：

• 仔细阅读：仔细阅读数据手册的每个部分，确保理解AX88179的各项功能和特性。

• 标记重点：在数据手册中标记出关键信息和重要参数，方便后续设计和调试。

• 结合实际：将数据手册中的信息与实际情况相结合，进行电路设计和优化。

六、总结与展望

通过本次设计，我们成功实现了基于AX88179的USB3.0转1000M以太网转换器。该转换器具有高速数据传输、低功耗、网络远程唤醒等优点，能够满足各种电子设备对网络接口的需求。

在未来的工作中，我们可以进一步优化电路设计，提高转换器的性能和稳定性。同时，也可以探索更多应用场景，将转换器应用于更多领域，为物联网技术的发展做出更大的贡献。