以太網(wǎng)頻繁出現(xiàn)通信異常、丟包等現(xiàn)象，是否會想到是硬件電路設(shè)計問題？成熟的以太網(wǎng)電路設(shè)計看似簡單，但如何保證通信質(zhì)量，在通信異常時如何快速定位問題，本文將通過實際案例來講述網(wǎng)絡(luò)通訊異常的解析過程和處理方案。

一、案例情況

一日，核心板基于TI公司的DP83848KSQ PHY芯片二次開發(fā)時搭建一路百兆以太網(wǎng)電路，在研發(fā)測試階段，發(fā)現(xiàn)以太網(wǎng)電路頻繁出現(xiàn)通信異常，表現(xiàn)為工作一段時間后網(wǎng)絡(luò)自動掉線，無法重連。多臺樣機均表現(xiàn)出同樣的現(xiàn)象，于是研發(fā)展開一系列的問題定位。

二、現(xiàn)場排查

軟硬件工程師開始各自的問題定位，這里則談?wù)動布栴}定位。

1.電源電路測試

首先先確定電源電路情況，測試PHY芯片工作時和通信異常時的供電電源的電壓，電源電壓穩(wěn)定，無跌落，電平為3.3V；其次測試紋波噪聲，測試結(jié)果也滿足要求。電源電路影響暫可以排除。

2.原理圖檢查：

然后從原理圖下手，檢查PHY芯片的外圍電路和對照處理器的引腳順序，如圖1所示，外圍電路接線無誤，設(shè)計符合設(shè)計規(guī)范。繼續(xù)檢查以太網(wǎng)的變壓器電路，如圖2所示，該電路也符合設(shè)計規(guī)范。原理圖設(shè)計基本可以排除。

圖1 PHY芯片外圍電路圖

圖2 變壓器外圍電路圖

3.樣機電路測試

時鐘信號測試：時鐘信號幅值、頻率、上升下降時間、占空比等參數(shù)均滿足要求。

時序測試：數(shù)據(jù)信號和控制信號的時序裕量均滿足手冊要求。

數(shù)據(jù)信號波形測試：在信號測試時，發(fā)現(xiàn)PHY芯片的數(shù)據(jù)信號和控制信號有異常的波形，如下圖3、4所示：

圖3 RMII_RXD信號

圖4 RMII_TXD信號

圖5 PHY芯片的IO參數(shù)信息

圖6 處理器芯片的IO參數(shù)信息

從圖3和圖4可以看出，處理器與PHY端之間的數(shù)據(jù)信號出現(xiàn)信號完整性問題-反射，均存在振鈴和過沖問題，且過沖的幅值已超出芯片可接受范圍（芯片與處理器的以太網(wǎng)IO均為3.3V供電），可能會導(dǎo)致IO口永久性的損壞，且易產(chǎn)生EMI問題。

于是查看原理圖設(shè)計，發(fā)現(xiàn)信號線和控制線上均沒有串接電阻，同時PCB上單端信號線沒有做等長和50Ω的阻抗，信號傳輸過程中感受到阻抗突變，導(dǎo)致信號產(chǎn)生反射，繼而產(chǎn)生過沖和振鈴現(xiàn)象。

4.以太網(wǎng)差分電路

差分電路的測試主要是通過物理層一致性測試，通過一致性測試評估差分信號的信號質(zhì)量。本次測試的目的是為了進一步分析差分信號的設(shè)計是否滿足要求。測試結(jié)果如下：