Marvell车载以太网交换机芯片88Q5050

介绍

Marvell四款车载交换机芯片，88Q5050，88Q5050, 88Q5072和88Q6113。其中88Q5030有5 Port用于通信，88Q5050有8 Port5072和6113用于通信 Port用于通信。

产品型号	特性
88Q5072	11 端口安全车载以太网交换机配备集成 100BASE-T1 PHY
88Q6113	11 端口车载以太网交换机 TSN 先进的安全和支持
88Q5050	8 端口以太网千兆比特容量交换机 4 个固定 100BASE-T1 端口，可从 1 100BASE-T1、1 100BASE-TX、2 MII/RMII/RGMII、1 GMII 和 1 SGMII 另外四个端口的可配置选择
88Q5030	5 以太网交换机提供端口 3 个 IEEE 100BASE-T1 端口、1 个 IEEE 100BASE-T1 端口、2 个 MII/RMII/RGMII 或 GMII 端口，以及 1 个 Serdes 或 SGMII 端口。

因为项目使用了88Q5050只涉及88Q5050内容。本文用于888Q梳理总结5050。

Marvell 88Q5050车载以太网交换机产品概览

网络汽车网络面临安全风险的报道屡见不鲜。 使用 Marvell 以太网交换机防止安全车载威胁。 业内新面世 100BASE-T1 安全车载以太网交换机，88Q5050 为下一代车辆提供新的数据安全水平。

该 8 端口以太网交换机 4 个固定的 IEEE 100BASE-T1 端口，以及从 1 个 IEEE 100BASE-T1 端口、1 个 IEEE 100BASE-TX、2 个 MII/RMII/RGMII 端口、1 个 GMII 端口和 1 个 SGMII 额外选择端口 4 可配置选择的端口。 该交换机提供本地和远程管理功能，可轻松接入和配置设备。

该交换机采用了针对交换机根源而设计的非常高的硬件安全功能，以防止对车辆数据流的恶意攻击或危害。 这些功能对确保车辆及其乘员的安全至关重要。 先进的交换机采用深度包检测 (DPI) 技术和可信的引导功能可以为行业提供非常安全的车载以太网交换机。 所有以太网端口都支持黑名单和白名单地址，可以进一步提高其安全性。

主要特性

• 集成 ARM Cortex-M7 CPU，250 MHz
• AEC-Q100 等级 2 认证
• 高级车载安全功能包括深度包检测 (DPI) 安全启动功能
• 超低功耗车载 100BASE-T1 PHY
• 配置时间和超快 CPU 启动时间

应用

• 网关
• 车载信息娱乐
• 高级驾驶辅助系统 (ADAS)

框图

接口

• 4个IEEE 100BASE-T1 (IEEE 802.3bw?)端口

• 其余四个端口可配置如下：

• • 1 个 IEEE 100BASE-T1 端口
  • 1 个 IEEE 100BASE-TX
  • 2 个 MII/RMII/RGMII 端口
  • 1 个 GMII 端口
  • 1 个 SGMII 端口

• 2个控制管理SMI接口

• • 主接口连接到外部PHY或其它交换芯片
  • 管理交换芯片的接口

• 可配置GPIO

• 可配置工作时钟频率 (19.2 MHz-83.3 MHz) 的 QSPI 接口

• • 支持单线读写、双线读写和四线读写。
  • EEPROM 用于存储交换机配置的接口。EERPOM设备大小32Kb~512Kb.

• TWSI主接口

• JTAG接口，支持在线调试与QSPI-Flash刷写。

接口组合

端口1 - 4	端口 5	端口6	端口7	端口8	描述
100BASE-T1	100BASE-T1	100BASE-TX	SGMII	xMII/GMII
100BASE-T1	xMII	100BASE-TX	SGMII	xMII	端口 5、6 和 7 是共享的。 如果这些端口中的任何配置都是 MII、RMII 或 RGMII，另外两个端口只能分开 PHY 或 SERDES（即端口 5 配置为 100BASE-T1 接口，端口 6 配置为 100BASE-TX 接口，端口 7 作为 SGMII）。
100BASE-T1	100BASE-T1	xMII	SGMII	xMII	端口 5、6 和 7 是共享的。 如果这些端口中的任何配置都是 MII、RMII 或 RGMII，另外两个端口只能分开 PHY 或 SERDES（即端口 5 配置为 100BASE-T1 接口，端口 6 配置为 100BASE-TX 接口，端口 7 作为 SGMII）。
100BASE-T1	100BASE-T1	100BASE-TX	xMII	xMII	端口 5、6 和 7 是共享的。 如果这些端口中的任何配置都是 MII、RMII 或 RGMII，另外两个端口只能分开 PHY 或 SERDES（即端口 5 配置为 100BASE-T1 接口，端口 6 配置为 100BASE-TX 接口，端口 7 作为 SGMII）。
100BASE-T1	100BASE-T1	100BASE-TX	SGMII	GMII	如果端口 8 配置为 GMII，则端口 5、6 和 7 只能分别为 PHY 或 SERDES。

端口 7 是一个 SERDES 接口。 可用于以下选项：

• 连接到 Marvell? 三倍速 10/100/1000 Mbps 铜线 PHY
• 连接到 1000BASE-X 光纤模块
• SGMII
• 与其他 Marvell 开关设备的跨芯片连接

有关 SERDES 请参阅寄存器的功能和详细说明 88Q5050功能规范和 88Q5050寄存器规范。

设备配置

有 3 可用于配置选项 88Q5050/88Q5054 器件：

• 配置引脚（bootstrapping）
• 可选存储配置数据 EEPROM 中
• 配置由固件完成(需要附加) SPI 存储设备）

流程图

1. 仅当连接了 EEPROM
2. 仅当内部 CPU 启用时(在这种情况下，需要连接 SPI 内存设备）

启动过程完成后，88Q5050 可通过设备 RMU、JTAG、SMI 和内部 CPU 的固件（如果 CPU 进一步配置启用)。

应用场景

88.根据其配置Q5050/88Q5054 设备可用于各种应用 案例：

• 由内部 CPU 交换机的管理
• 由外部 CPU 交换机的管理
• 非管理交换机

内部 CPU 交换机的管理

在这个应用案例中，内部 CPU 启用和管理交换机。 它需要接一个外部 SPI 存储设备。

外部 CPU 管理的交换机

在这个应用案例中，内部 CPU 被禁用，外部 CPU 管理开关。 外部 CPU 可以通过 SMI 或以太网连接。外部 CPU 通过 SMI 连接。

通过以太网连接的外部 CPU

如果外部 CPU 通过以太网连接，则以下任一端口可用于远程管理单元 (RMU) 管理帧：端口 1 (IEEE 100BASE-T1 PHY)、端口 7 (SGMII/xMII) 或端口 8 (GMII) /xMII)。 RMU 端口配置由配置引脚完成。

非管理型交换机

在本应用案例中，内部 CPU 和 RMU 被禁用，即交换机不受管理。 可选地，可以连接外部 EEPROM。 无外部 EEPROM 的非托管开关 如果没有外部 EEPROM，则只能通过bootstrapping来配置开关。

外挂EEPROM的非管理型开关

连接外部 EEPROM 后，可以使用寄存器加载器加载配置数据。

数据路径与控制路径

88Q5050器件由两个主要模块组成：交换内核和 CPU 子系统。 88Q5050器件的路径控制取决于应用案例：

• 由内部 CPU 管理的开关 – 通过引导 ROM、SPI 固件和内部 CPU 完成配置。
• 由外部 CPU 管理的交换机 – 配置由通过 SMI（直接寄存器访问）或以太网（通过远程管理单元 (RMU) 访问寄存器）连接的外部 CPU 完成。
• 非管理型交换机 – 仅配置（无控制）通过 EEPROM（如果已连接）完成。 （也可以在其他应用案例中连接 EEPROM。）

88Q5050器件的 JTAG 接口提供了额外的编程和调试选项； 它可以直接访问 QSPI、内部 CPU 和交换机内核。

配置管脚(启动模式 - Bootstrapping)

引导选项

配置管脚用于在硬件复位期间配置 88Q5050/88Q5054 器件。 当 RESETn 被置位时，这些配置引脚成为输入引脚，并且它们的配置信息在 RESETn 的上升沿被锁存。

为每个端口指定一个设置的引脚 为每个端口指定一个设置的引脚示例是 Px_ACTIVEn 引脚。 P1_ACTIVEn 指定端口 1 的设置，P2_ACTIVEn 指定端口 2 的设置，依此类推。

ADDRn[0/1/2/4] 设置设备从地址

这些引脚指定 MDC/MDIO_CPU 接口的从地址。

• 0b00000 [0b1-111]：从地址 = 0x0（默认）
• 0b00001 [0b1-110]：从地址 = 0x1
• …
• 0b10111 [0b0-000]：从地址 = 0x17

注：这些引脚在内部被拉高。

注：ADDR[3] 绑定到 0，即不支持从地址 0x8…0xF 和 0x18…0x1F。

CPU_EN 设置内部CPU是否使能

该引脚指定内部 CPU 是启用还是禁用。

• 0b0：CPU 禁用
• 0b1：启用 CPU（默认）

注：该引脚在内部被拉高。

Px_ACTIVEn 设置交换机P1~P8是否能够使端口

这些引脚指定复位后相应端口的状态。

• 0b0 [0b1]：端口禁用或阻塞，取决于 RMU_SELn[1:0] 引脚的设置（默认）
• 0b1 [0b0]：端口启用/转发 注：这些引脚在内部被拉高。

Px_MASTER设置P1-P5端口PHY模式

这些引脚为相应的 100BASE-T1 端口指定 PHY 模式。

• 0b0：从机
• 0b1：主（默认）

注：这些引脚在内部被拉高。

Px_DIS设置P1-P5端口低功耗唤醒WAKE设置

这些引脚指定是否启用适当的 100BASE-T1 PHY 以将设备从低功耗状态唤醒。

• 0b0：PHY 能够唤醒设备
• 0b1：PHY 无法唤醒设备（默认）

注：这些引脚在内部被拉高。

P567_MODE[x]设置P567端口工作模式

这些引脚指定 P567 模式 1。

• 0b000：MII PHY 模式（仅限全双工）P567_INCLK/OUTCLK 将是输入（但可以是输出）。
• 0b001：将输出MII PHY 模式P567_INCLK/OUTCLK。
• 0b010：MII MAC 模式 P567_INCLK/OUTCLK 将作为输入。
• 0b011：保留 • 0b100：RMII PHY 模式 P567_OUTCLK 将被输出。
• 0b101：将输入RMII MAC 模式P567_OUTCLK。
• 0b110：xMII 禁用，即三态
• 0b111：RGMII 模式（默认）

注：这些引脚在内部被拉高。

P567_SELn[0/1]设置P567 xMII连接端口模式

这些引脚选择 P567 中的哪一个连接到 xMII1。

• 0b00 [0b01]：端口 5 连接到 100BASE-T1 PHY，端口 6 连接到 100BASE-TX PHY，端口 7 连接到 SERDES (SGMII)（默认）
• 0b01 [0b00]：端口 5 连接到 xMII（而不是连接到端口 5 的 100BASE-T1 PHY，该端口已断电）
• 0b10 [0b11]：端口 6 连接到 xMII（而不是连接到端口 6 的 100BASE-TX PHY，该端口已断电）
• 0b11 [0b10]：端口 7 连接到 xMII（而不是连接到端口 7 的 SERDES，该端口已断电）

注：P567_SELn[0] 在内部被拉高，而 P567_SEL[1] 在内部被拉低。

P567_VDDO_SEL[0/1]设置P567端口工作电压

这些引脚必须配置为连接到 P567 接口（包括 SMI 主机）的电源电压。

• 0b00：3.3V
• 0b01：2.5V
• 0b10：1.8V
• 0b11：3.3V（默认）

注：这些引脚在内部被拉高。 注：在 P8 GMII 模式下，P567_VDDO_SEL 和 P8_VDDO_SEL 配置的电压必须相同。

P8_MODE[0/1/2]设置P8端口工作模式

这些引脚指定 P8 模式。

• 0b000 [0b100]：MII PHY 模式（仅限全双工）P8_INCLK/OUTCLK 将作为输入（但可以作为输出）。
• 0b001 [0b101]：将输出 MII PHY 模式 P8_INCLK/OUTCLK。
• 0b010 [0b110]：将输入 MII MAC 模式 P8_INCLK/OUTCLK。
• 0b011 [0b111]：GMII 模式 • 0b100 [0b000]：RMII PHY 模式 P8_OUTCLK 将被输出。
• 0b101 [0b001]：将输入 RMII MAC 模式 P8_OUTCLK。
• 0b110 [0b010]：xMII 禁用，即三态
• 0b111 [0b011]：RGMII 模式（默认）

注：P8_MODE[0] 和 P8_MODE[1] 在内部被拉高，而 P8_MODEn[2] 在内部被拉低。

P8_VDDO_SEL[0/1]设置P8端口工作电压

这些引脚必须配置为连接到 P8 接口（包括 SMI 从机）的电源电压。

• 0b00：3.3V
• 0b01：2.5V
• 0b10：1.8V
• 0b11：3.3V（默认）

注：这些引脚在内部被拉高。

注：在 P8 GMII 模式下，P8_VDDO_SEL 和 P567_VDDO_SEL 选择的电压必须相同。

RMU_SELn[0/1] 远程管理单元设置端口

这些引脚选择 RMU 端口。 如果为端口启用 RMU，则此端口允许 RMU 管理帧 (EtherType DSA)。 端口是否会转发其他帧也取决于其 Px_ACTIVEn 设置。

• 0b00 [0b11]：RMU 禁用（默认）
• 0b01 [0b10]：在端口 1 上启用 RMU
• 0b10 [0b01]：在端口 7 上启用 RMU
• 0b11 [0b00]：在端口 8 上启用 RMU

注：这些引脚在内部被拉高。

数字接口选项

xMII/GMII 数字接口支持以下部分中定义的许多不同模式。 使用的模式由配置引脚在复位时配置一次。 如果任何端口未连接到外部设备，则应禁用该端口。

MII MAC模式

MII PHY模式

RMII MAC模式

RMII PHY模式

RGMII 模式

GMII MAC模式

GMII PHY模式

参考文献

[88Q5050 产品简介] Marvell 88Q5050数据手册