Ethernet PHY 選型:RMII vs MII,以及用 DAVICOM DM9162 替代 LAN8720A 要注意什麼
RMII 與 MII 怎麼選?關鍵在時脈。DM9162 與 LAN8720A 都是 RMII 10/100 PHY、共用 clause-22 MDIO,所以是功能對等的第二來源——但封裝、strap 與韌體 PHY 初始化不同,屬於需重新檢視 layout 與韌體的替代,而非盲插即用。
RMII vs MII:差在哪、怎麼選
MII 以 4-bit 資料、TX/RX 各一條 25MHz 時脈(由 PHY 提供)運作,約需 16~18 條訊號線;RMII 改用 2-bit 資料、單一 50MHz 參考時脈共用,只要約 7~9 條線,腳位減半。選型的第一個問句是:你的 MAC 有沒有提供或接受 50MHz REF_CLK?有,就選 RMII——省腳位、好布線,是現代 STM32/GD32/ESP32 類 MCU 的主流;若 MAC 只有 MII 或不便供 50MHz,則用 MII。RMII 的 50MHz 可由外部振盪器供應、由 PHY 用 25MHz 晶體內部產生再輸出、或由 MAC 輸出——務必確認時脈方向一致。
DM9161A / DM9162 / LAN8720A 比較
DAVICOM DM9161A 與 DM9162 都是 10/100 PHY、都可選 MII 或 RMII、都有自動協商與 Auto-MDIX、都用 clause-22 MDC/MDIO 管理、單一 3.3V 供電;DM9162 是工業溫度版、封裝更多(LQFP-48、QFN-32 等)。Microchip LAN8720A 則是 RMII-only 的 10/100 PHY,固定 24-pin QFN(4×4mm,最省面積),可由 strap 選擇「外部供 50MHz」或「以 25MHz 晶體內部產生 50MHz 輸出」兩種時脈模式,同樣是 clause-22 管理、3.3V 供電(內建 1.2V regulator、I/O 可變壓)。三者在「標準 RMII + MDIO」這一層是相容的,差別在介面彈性(DAVICOM 兩種模式可選、LAN8720A 只有 RMII)、封裝與溫度等級。
DM9162「替代」LAN8720A:是第二來源,不是盲插即用
因為兩者都是 RMII 10/100 PHY、都用 IEEE 802.3 clause-22 的 MDIO 管理介面,所以在 MAC 看來介面是相容的,DM9162 可作為 LAN8720A 的功能對等第二來源(降低斷料風險)。但它們封裝不同(DM9162 的 QFN 與 LAN8720A 的 24-pin QFN 腳位並不相同)、strap 接腳定義不同、vendor-specific 暫存器(16 號以上)也不同,因此這是「需要重新畫 PCB footprint、並檢視韌體 PHY 初始化」的替代,不能宣稱 pin-to-pin 直接替換。導入時要重做 footprint、核對 strap 與 PHY 位址、檢查驅動中觸碰 vendor 暫存器的初始化段落。
換 PHY 韌體要改什麼,加選型準則
好消息是:所有 clause-22 PHY 的標準暫存器都一樣——暫存器 0(BMCR:重置、速率、雙工、自動協商、省電)與暫存器 1(BMSR:連線狀態、能力),加上自動協商的暫存器 4~6,這些都可移植。要改的只有:PHY 位址、任何寫入 16 號以上 vendor 暫存器的初始化、以及 strap/時脈模式設定——千萬不要把一顆 PHY 的 vendor 暫存器寫法直接套到另一顆。選型準則:先看時脈(MAC 是否供/收 50MHz)決定 MII/RMII;要工業溫度選對料號(DM9162、LAN8720Ai);封裝與板面(最省面積 LAN8720A 24-pin、要 MII 彈性或既有 footprint 沿用選 DAVICOM);最後把「多來源可替換性」列入,用標準化的 RMII+MDIO 介面降低斷料風險。
文中提及的產品
DM9162 10/100M Ethernet PHY 收發器
DM9162 是聯傑 10/100Mbps Fast Ethernet 單埠 PHY 收發器,符合 IEEE 802.3/802.3u,提供 MII/RMII MAC 介面、HP Auto-MDIX 自動跳線與自動協商。單一 3.3V 供電、I/O 耐 5V,封裝 48-pin LQFP / 32-pin QFN。常與具 MII/RMII MAC 的 MCU/SoC 搭配實現有線網路。
DM9161A 單埠 10/100M Ethernet PHY
DM9161A 為 DAVICOM 的單埠 10/100M Fast Ethernet PHY,透過 MII/RMII 介面與 MAC 連接,支援 Auto-Negotiation、MDI/MDI-X,適用於需要分離 MAC/PHY 架構的工業設計,常與 FPGA、SoC 內建 MAC 搭配使用。