【USB网卡】USB3.0的2.5G速率USB网卡

 

实物图片

硬件设计

接口设计

• USB接口：采用USB 3.0接口，确保提供足够的带宽以支持2.5Gbps的网络传输速度。接口设计应兼容主流操作系统和USB标准。
• 网络接口：选择一体式变压器，适配2.5Gbps的传输速度。接口应支持全双工通信和自协商功能。

主控芯片

1.Realtek RTL8156B-CG/RTL8156BS-CG 是10/100/1000M/2.5G以太网控制器结合四速IEEE 802.3兼容媒体访问控制器（MAC），带有四速以太网收发器、USB 3.0总线控制器和嵌入式存储器，采用先进的数字信号处理器技术和混合模式信号技术 。

 

2.RTL8156B-CG/RTL8156BS-CG通过5e类UTP电缆或3类UTP（仅限10Mbps）提供高速传输有线网络。支持交叉检测和自动校正、极性校正、MDI交换等功能，自适应均衡、串扰消除、回声消除、定时恢复、射频干扰保护实现了管理、环回诊断功能和纠错功能，以提供稳健的传输和接收能力。

3.RTL8156B-CG具有嵌入式一次性可编程功能（OTP）可替代外部EEPROM的存储器（93C46/93C56/93C66），RTL8156BS-CG提供内置开关调节器。      

      

4.RTL8156B-CG/RTL8156BS-CG采用USB 3.0提供更高的带宽和改进的数据协议，主机和设备之间的交换。USB 3.0还提供更高级的电源管理节能功能。

5.RTL8156B-CG符合IEEE802.3u规范：10/100Mbps以太网、1000Mbps以太网的IEEE 802.3ab规范和ieee802.3bz 2500Mbps以太网规范。支持实现最有效的电源管理。除了ACPI特性之外，两者都支持远程唤醒（包括AMD Magic Packet和Microsoft唤醒框架），ACPI和APM（高级电源管理）环境。              

6.RTL8156B-CG/RTL8156BS-CG支持微软唤醒包检测（WPD）提供唤醒帧 操作系统的信息，例如PatternID、OriginalPacketSize、SavedPacketSize、SavedPacketOffset等。 WPD有助于防止睡眠中的计算机意外/未经授权的唤醒。              

7.RTL8156B-CG支持“RealWoW！“。此功能允许PC通过保持低功耗睡眠来降低功耗               注意：“Real WoW！“服务需要在首次使用时注册。             

8.RTL8156B-CG支持协议卸载。它将一些最常见的协议卸载到NIC，硬件以防止虚假唤醒并进一步降低功耗。

9.RTL8156B-CG/RTL8156BS-CG可以在D3省电状态下卸载ARP（IPv4）和NS（IPv6）协议。

SOC模块

• 参考一款基于RTL8156B芯片的usb3.0协议2.5G速度的网卡 - 嘉立创EDA开源硬件平台 (oshwhub.com)，rtl8156+vl822+fe2.1(全验证完毕) - 嘉立创EDA开源硬件平台 (oshwhub.com)进行主芯片设计，在上面进行了修改。

USB接口模块

• 使用USB3.0-A的接口，无外围元器件。直接RX和TX连接到SOC的TX和RX即可。(SOC端有串联电容)

网络接口模块

• 网口使用独立式变压器和一个RJ45，使用独立式变压器成本更低，虽然增加画板难度相对于RJ45与变压器一体式，便宜太多了。（后续还有分离式变压器，成本更低）。
• 网口阻抗差分90Ω，线宽9.3mil线间距5mil包地间距5mil。(线宽根据实际走线窄一点)

PCB设计

• 采用2层板设计，使用共面阻抗包地实现阻抗控制。（实际没有测量过，使用免费打样无法控制阻抗）
• 共面阻抗的大小与走线宽度，包地间距的关系很大。包地间距越小，走线越宽，则分布电容越小，阻抗越大。

供电设计

 

• 采用一个DC-DC和一个LDO实现SOC所需电源。
• DC-DC使用RT8096来使用0.9V的输出。输出电压计算0.9=0.6(1+5/10)。电感使用3.3uh，实际0.9V使用1uh更加。输出电容按照规格书使用一个10uf即可。
• LDO使用RT9080-33GJ5，固定输出3.3V电压，无需其他外围器件设置。

外观设计

• 暂时无外观设计，外壳还在设计当中。（希望有大佬一起完成，本人不会建模）。

后续补充

待补充更多数据。。。。。。。。。。。。

预期成果

• 一款稳定可靠的USB2.5G网卡产品，满足高速网络传输的需求。
• 详细的硬件设计文档和测试报告，供开发者参考和学习。
• 开放的硬件设计平台和社区支持，促进网络硬件技术的创新与发展。