监控网络布线设计（网络接口布线设计案例）
监控网络布线设计（网络接口布线设计案例）对于英创公司提供的1000Mbps网络，可以向下兼容10Mbps/100Mbps网络，使用4对差分信号线，数据传输时，会使用全部4对差分信号线。所以对于PCB走线，要求更高。对于10Mbps/100Mbps兼容网络，有2对差分信号线，TX（TX 、TX-）和RX（RX 、RX-），信号TX与RX是相互独立的信号线。01、概述在嵌入式工控系统中，常用的是10Mbps/100Mbps网络接口。但是由于CPU快速的发展，1000Mbps网络也开始在嵌入式系统中使用。它们的通讯频率都是100BASE-TX标准：125MHz。英创公司的ESM6802嵌入式主板，可以提供1000Mbps网络接口，符合1000BASE-T（IEEE802.3ab）标准。
目录
1、概述
2、网络信号走线要求
3、网络端口的ESD保护
01、概述
在嵌入式工控系统中，常用的是10Mbps/100Mbps网络接口。但是由于CPU快速的发展，1000Mbps网络也开始在嵌入式系统中使用。
它们的通讯频率都是100BASE-TX标准：125MHz。英创公司的ESM6802嵌入式主板，可以提供1000Mbps网络接口，符合1000BASE-T（IEEE802.3ab）标准。
对于10Mbps/100Mbps兼容网络，有2对差分信号线，TX（TX 、TX-）和RX（RX 、RX-），信号TX与RX是相互独立的信号线。
对于英创公司提供的1000Mbps网络，可以向下兼容10Mbps/100Mbps网络，使用4对差分信号线，数据传输时，会使用全部4对差分信号线。所以对于PCB走线，要求更高。
然而不少的客户在对以太网端口进行布线设计时，并没有按照以太网信号的差分、阻抗要求进行设计，或者没有考虑网络端口的ESD相关问题，最终导致一部份设备会出现无法预期的异常，或出现损坏率很高的情况。
这篇文章会基于英创公司的嵌入式工控主板接口，简单描述网络接口设计时需要注意的地方，以提高产品的稳定与可靠性。
图 1
图 2
图1是CN8-1 1000Mbps网络接口PCB走线，图2是CN8-2 10Mbps/1000Mbps网络接口PCB走线。从图上可以明显地知道，每一对差分信号线均严格按差分走线要求进行PCB走线。
图 3
图3是1000Mbps网络接口（CN8-1 ）走线长度参数值。该参数可以从EDA工具中查找到。
上图中的NET1_TX是1000M_D0，NET1_RX是1000M_D1，再加上通过信号跳线电阻后的1000M_D2、1000M_D3，共同组成1000Mbps网络接口的4对差分信号线。
在PCB设计走线时，1000M_D2、1000M_D3差分信号线与主板信号插针之间设计了跳线电阻，这之间还有约400mil的信号线长度，所以这4对差分信号线长度相差比较小，基本上能满足1000Mbps环境下的通讯要求。
图 4
图4是10Mbps/100Mbps网络接口（CN8-2）走线长度参数值。从参数上可以看到，对于100Mbps网络接口，TX与RX这两对差分信号线长度是独立地、各自控制线长。
图 5
在图5中所表示的，是100M_NET2_RX这对差分信号线，它的两条信号线（100M_TPRX2 、100M_TPRX2-）长度差约为20mil，满足网络通讯的差分走线设计要求。
除了按照差分要求走线、以及PCB线长控制以外，还需要注意，信号线从端口出线后，要尽可能早地让两条信号线进行等长处理。如下图所示：
图6
图7
图6中，差分信号线的出线是对称的，所以出线后，直接按照差分走线即可。在图7中，由于差分信号线出线是不对称的，所以出线后，要尽可能早地先进行信号线等长处理，然后再按照正常差分信号线进行走线。
03、 网络端口的ESD保护
由于网络应用的特殊性，网络端口是很容易受外界信号的干扰，所以系统的网络信号必须通过1:1的网络变压器以后，才能再接入到RJ45插座上。
如英创公司使用的一体化10Mbps/100Mbps网络接口HR871181A，1000Mbps网络接口HR851178C，内部均有1:1网络隔离变压器与共模电感线圈（如图8所示）。
这样可以有效地阻止通讯线上的共模干扰信号，同时也可以防止直流干扰信号对系统网络驱动器的损坏。
图8 HR871181A内部原理图
另外，为了更进一步提高网络端口的ESD特性，可以配合设计专用的ESD保护器件，且在PCB设计时，ESD保护器件要尽可能靠近RJ45网络端口的引脚焊盘。如下图所示：
图9
图10
图9所示，为网络端口专用ESD保护器件在PCB板上，靠近RJ45网络端口引线。图10所示为ESMARC EVB电路中，针对网络端口设计的ESD保护器件。
最后，对于有金属外壳的RJ45网络插座，建议将金属外壳连接到设备安装现场的可靠安全接地点上。
如果无法保证现场的安全接地的可靠性，建议将RJ45的金属外壳通过一颗高压电容（如：102M/1KV）与板子的地平面相连接，如ESMARC EVB的处理方式。
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