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DM500S卫星多媒体接收机LAN电路的控制
日期:2008-1-31 9:19:15 阅读:   来源:沈永明

随着DM500S卫星多媒体接收机的仿版低价位的推出,在国内卫视烧友圈中掀起了又一股玩机热潮。不过让你欢喜也让你忧,在低价销售的同时,也带来产品质量的不稳定,故障较多,走上了一条和4X0系列卫星接收机一样的道路。烧友们同样面临着维修图纸资料奇缺,出现故障无所适从的问题。为此,我们通过实物电路绘制,并结合相关参考资料,详细地分析DM500S卫星多媒体接收机电路特点,提出对其电路的缺陷改造、故障检修方法,希望对有一定的动手能力的电子爱好者,在实际使用中有所帮助。

DM500S接收机之所以在烧友中非常流行,主要是得益于由于该机携带10/100M以太网接口功能,而该功能是通过由AX88796L网络芯片组成的LAN电路实现的。如果我们将DM500S接收机看作一台电脑,那么LAN电路部分就相当于电脑中的网卡,所有网卡具有的功能,在LAN电路中同样能够实现,下面我们就详细分析这个LAN电路。

对于LAN电路来讲,其功能主要有两个:一是将卫星接收机的数据封装为帧,并通RJ-45接口将数据发送到网络上去;二是接收网络上其它设备传过来的帧,并将帧重新组合成数据,传送到本接收机相关电路中。

LAN电路性能的优劣,主要是由网卡芯片来决定,网卡芯片一般采用3.3V低耗能设计、0.35um或0.25um的制造工艺。常见的网卡芯片有Realtek 8019/8201/8100/8139系列、Intel Pro/100VE、DLINK 530、3COM 905B/C、SIS900等,在DM500S接收机中,采用的是AX88796L芯片。

AX88796L引脚功能及内部结构

1、AX88796L引脚功能

AX88796L是台湾IC设计公司ASIX Electronics(亚信电子)推出一款专为嵌入式设备设计的以太网控制芯片,能够提供8/16BIT 10/100M快速以太网连接功能,支持MCS-51、80186、MC68K等多个系列处理器以及ISA总线。

部分引脚功能介绍如下:

SA [9:1]、SA [0]/LDS为地址总线;SD[15:0]为数据总线;IRQ为中断请求;RDY/DTACK为等待输入电平端和数据交互传送回答输入电平端;CS为芯片选通信号;IOWR R/W为输入输出写指令端;IORD为输入输出读指令端;AEN/PSEN为地址使能脚,ISA信号对有效的输入输出命领必须是低电平。

2、AX88796L内部结构

AX88796L执行基于1EEE802.3/1EEE802.3u局域网标准的10MB/S和100MB/S以太网控制功能,并提供1EEE802.3u兼容的MII(Media Independent Interface:媒体独立接口)接口,用以支持在其它媒质上的应用。此外,AX88796L还提供可选用的标准打印接口,可用于连接打印设备或用作通用I/O端口。

对于以太网接口来讲,可分为协议层和物理层,协议层是由一个叫MAC(Media Access Layer:媒体访问层)控制器的单一模块实现。物理层则由PHY(Physical Layer:物理层)和传输器两部分组成,常见的网卡芯片都是把MAC和PHY集成在一个芯片中,在AX88796L芯片中,也是将PHY和MAC合二为一,此外还内建有8K*16BIT的SRAM缓冲存储器。

AX88796L主接口通过控制总线、地址总线SA[9:0]与数据总线SD[15:0]与外部的主芯片相连。主芯片通过I/O读写NE2000寄存器来控制AX88796L的工作状态,通过远程DMA与AX88796L的内部缓存SRAM进行数据交换。AX88796L内部有远程DMA(Remote DMA)口和MAC层,MAC层完成控制器与网线的数据交换,主芯片收发数据只需对远程DMA操作。

当外部主芯片要向网上发送数据时,先将一帧数据通过远程DMA通道送到SRAM缓存区,然后发出传送数据命令。当AX88796L完成了上一帧的发送后,再开始此帧的发送。发送时SRAM与MAC进行内部传输,将数据发送至MAC层,再经由内部的PHY层发送至RJ-45接口,或者经过MII接口送至外部的物理层芯片。AX88796L接收数据时,首先把接收到的数据通过MAC比较后,存到SRAM接收缓冲区,收满一帧后,以中断或寄存器标志的方式通知主芯片。

AX88796L集成的存储仲裁器可控制内存控制单元(MMU),进而控制8KB动态SRAM的存储情况,实现与DMA控制器之间的数据联络。AX88796L还集成SEEPROM接口用来连接串行E2PROM存储器,E2PROM存储器可存储MAC地址,自举时再通过SEEOROM接口输入到芯片中,供AX88796L每次初始化时读取。

TE28F640J3C引脚功能及内部结构

1、TE28F640J3C引脚功能

在DM500S接收机中,采用一片TSOP-56L封装的TE28F640J3C-120(U20)FLASH存储器,它是INTEL公司推出的STRATA系列闪速存储器中的一种,单片容量达64M位(8M字节),能按字节/字模式或不超过32字节的缓冲模式进行编程,对操作结果进行完全状态检查。TE28F640J3C芯片采用分块结构分成64块,每块128KB,这个特性允许用户对其中任意一块数据进行擦除或编程,单个存储块的典型擦除操作。在块擦除过程中如果需要中断擦除操作,可暂停擦除,待处理完其它事后再继续擦除。

TE28F640J3C引脚功能,在56个引脚中,VCC为电源3.3V端;GND为电源地;A0~A24为地址总线;DQ0~DQ15为数据总线;CE0~CE2、OE#、WE#、RP#、BYTE#是控制线,控制端标注的“#”表示输入低电平时有效。

引脚功能说明:

A[24:0]为地址总线,当为字操作时A0不起作用,A1为最低位地址总线。

DQ[7:0]为低字节数据总线,输入数据在输入缓冲区进行编程和写操作,输入命令时在CUI进行写操作;当状态机忙叶DQ[16:0]不起作用,而状态寄存器的第7位(SR.7)决定状态机的状态。DQ[15:8]为高字节位数据总线,在字操作模式中使用。

CE0、CE1、CE2为芯片选通信号,当信号有效时,就激活了芯片的控制逻辑、输入缓冲器、译码器和敏感放大器;当芯片没有选通时,片上电压自动降低到待机电压。

RP#为复位或使电压回到待机状态的信号,当RP#为低时,芯片处于待机模式,此时芯片禁止写操作,这样一方面是为防止电源波动破坏数据,另一方面使用中动态地拉低RP#可以实现芯片在无操作期间进入掉电模式,从而达到降低系统功耗的目的;当RP#由低高变高可使芯片复位,自动进入读阵列模式,进行读写、擦除等操作,但不要一直将RP#置高,以免影响芯片的使用寿命。

OE#为输出选通信号,低电平有效。在读周期中,输出缓冲器被选通,数据通过缓冲器输出。

WE#为写选通信号。

STS为状态位,它显示内部状态机的状态。

BYTE#为8位或16位操作模式选择信号,当BYTE#为低时,芯片工作在8位操作模式,即使用DQ[7:0],DQ[15:8]挂起,当BYTE#为高时,芯片工作在16位操作模式,即使用DQ[15:0]。

VPEN是擦除、编程块锁定位操作使能信号,又称绝对保护接地引脚。VPEN接地可以避免对存储块的擦除、编程和加解锁操作,增强数据的安全性。

2、TE28F640J3C内部结构

TE28F640J3C芯片内部结构。芯片采用一种CUI(CommandUser Interface:命令用户接口)和WSM(WriteState Machine:写状态机)结构,以此简化模块擦除和编程。CUI是微处理器与芯片内部操作之间的界面。无论是模块擦除还是字节编程,只要向CUI写入两个命令序列,内部就会自动地定时执行擦除或编程算法(包括校验操作),从而减轻了微处理器的负担。此外,为了指示WSM的状态和以及何时是否成功完成了模块擦除或字节编程操作,设置了一个SR(State Register:状态寄存器),使之成为微处理器与WSM之间的接口。

TE28F640J3C芯片是用来存放LINUX操作系统程序代码、接收机版本程序等,系统上电或复位后从此处获取指令并开始执行。

LAN电路原理

我们对照DM500S接收机LAN部分电路的实物,进行手工绘制。

根据AX88796L芯片的官司方使用手册,其第58、59脚CPU[1:0]两个输入引脚是用来设置与不同CPU总线连接时AX88796L的工作模式。在DM500S接收机中,是将这两个引脚都拉低,即设为ISA总线模式。由于AX88796L是NE2000系列的以太网控制器,其MAC层的控制寄存器都采用8位数据宽度,而主芯片STB02500(U15)在对AX88796L的控制中,需要对其寄存器进行8位数据宽度的读写。在ISA总线模式下,对其NE2000寄存器进行8位数据宽度操作时,高8位数据总线SD[15:8]是被内部拉低的,因此数据都是在数据总线SD[7:0]上进行传送的。

1、连接FLASH电路

AX88796L(U5)芯片的地址端口SA[9:0]数据端口SD[15:0]直接连接到FLASH芯片TE28F640J3C(U20)的地址端口A[10:0]和相应的数据端口上,完成外部网络信息和FLASH芯片间的数据交换。

芯片的第18、19脚分别为输入输出写指令端、输入输出读指领端,通过两个零欧姆电阻和U20的第55、64脚WE#、OE#连接,作为写/读指令的控制。

2、复位电路

AX88796L芯片上有上电复位(POR:POWER-ON RESET)功能,即系统加电开始运行时自动复位,芯片3脚的RESET端通过R75接地,使AX88796L进入片内复位电路操作。

3、时钟操作

在10/100M网卡时钟电路上,均采用25MHZ的晶振。在本机中,AX88796L芯片的第79、80脚之间接一个25MHZ的晶振(Y1),它为AX88796L芯片提供基准的工作频率。电路中的C24、C25为负载电容,R17为负载谐振电阻,这些元件和晶振一起工作时,振荡频率才与标称值一致。

设计优秀的时钟电路通常采用高精度的晶振,如LOGIN、TAD、TDK、TXC等品牌,这样可靠保证了数据传输的精确同步性,减少数据丢失的几率。

4、网络接口电路

对于通常的网络接口电路部分需要一些标准的外部器件,如RJ-45接口、网络隔离变压器、偏置电阻、储能电容和去耦电容。

RJ-45接口是我们现在最常见的网络设备接口,属于双绞线以太网接口类型,和常见的电话接口RJ-11类似,但电话线是四芯接口(通常只接2根芯线),而RJ-45是八芯接口。不过只用差分输出1(TPOP)、2(TPON)和差分输入3(TPIP)、6(TPIN)这四根芯线,每根芯线都是通过2个50Ω、精度为1%的电阻和0.01uF贴片电容串联后接地,主要用于匹配电路板上差分布线的差分阻抗以及差分布线与地间的共模阻抗。不过在DM500S接收机LAN电路中,未用到网络隔离变压器。

5、E2PROM存储器

挂接在AX88796L上的U3是一片型号为93LC66B1的串行E2PROM存储器,容量为256*8BIT。里面记录了AX88796L芯片的供应商ID、子系统供应商ID、本机的MAC地址、网卡的一些配置。其中MAC地址是本机的物理地址,在局域网中MAC地址是识别主机是惟一标识,在网络底层的物理传输过程中,数据就是通过MAC址来识别主机的。

在DM500S接收机中,AX88796L通过第51、50、49引脚EECS(片选)、EECK(串行数据时钟)、EED(串行数据输入)控制93LC66B1的CS、SK、DI引脚,通过48脚的EEDO(串行数据输出)接收93LC66B1的DO引脚的状态。AX88796L复位后读取93LC66B1的内容并设置内部寄存器的值,如果93LC66B1中内容不正确,AX88796L则无法正常工作。

6、LED配置

一般来讲,每块网络芯片都具有LED指示功能,用来表示网络工作状态、工作速率和网络通信量等信息,以方便我们查看网卡是否工作正常。在DM500S中主板LAN电路上有D5、D6、D7三个LED指示灯分别代表FULL/COL、SPEED、LINK/ACT功能。其中FULL指示是否全双工;SPEED指示网络连接速度模式,是10MB/S模式,还是100MB/S模式;LINK/ACT指示连接活动状态。

7、供电电路

在所有的供电引脚VDD(主电源)、VDDA(模拟电路)、VDDM(数据接收)、VDDO(数据传送)、VDDPD(PLL电路)必须接在外部的同一个3.3V电源上;同理相应的所有的地(VSS、VSSA、VSSM、VSSO、VSSPD)必须接在同一个外部地上。靠近每个供电引脚和地之间都接1个0.1uF的贴片去耦电容。对于78脚(VDDPD)的PLL电源管脚供电比较关键,必须要和其他的电源进行隔离。

更换带有网络变压器的RJ-45接口座

1、网络隔离变压器

原厂的DM500S接收机中,采用台湾SPEEDTECH(宣德科技)的普通的RJ-45接口座,其LAN电路未使用网络隔离变压器,在之后生产的DM600带有硬盘的多媒体接收机,则添加了TS6121C网络隔离变压器。

网络隔离变压器是一种联系网卡芯片与终端RJ-45网络接口之间的磁性组件,常见的网络隔离变压器有16ST8515、FB2022、H1102、HN16515、PE68515、TS6121等,以采用16ST8515网络隔离变压器为例。

在该电路中,网络隔离变压器主要作用一是传输数据,它把PHY送出来的差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号,并且通过电磁场的转换耦合到不同电平的连接网线的另外一端。二是隔离网线连接的不同网络设备间的不同电平,以防止不同电压通过网线传输损坏设备。此外,网络隔离变压器还具有阻抗匹配、波形修复、杂波抑制以及高电压隔离等功能,对设备起到一定的防雷作用,以保护网卡电路系统的安全。

2、RJ-45直通座和网变座

DM500S组装机出于成本的考量,采用普通的RJ-45直通座,这样使得网络芯片与五类线直接接触,没有隔离装置,易造成芯片损坏。不过市面上有一种带有网络变压器的RJ-45接口座,简称RJ-45网变座,又称RJ-45滤波接头。在电路上采用它,也基本能够达到和网络变压器相同的效果。网变座和普通的直通座外观尺寸相同、引脚也完全兼容,如SUMLINK的ST-J0011NL、TRXCOM的TRJ0011CNL、汉仁的HR911105A等RJ-45网变座。

我们将普通的RJ-45直通座和RJ-45网变座ST-J0011NL拆解。清楚看地看到在ST-J0011NL的网变座里,携有四个带磁环的网络变压器,并用黑胶填充固化,以防止松动脱落。

有烧友就问,如果不拆开屏蔽罩,如何区分直通座和网变座呢?可以用万用表电阻档测量接口座的引脚和接口内对应的触针是否相通来判断:如果相通,则是直通座;如果不相通,则是网变座。因为根据ST-J0011NL的内部结构,八个触针都是通过网络隔离变压器、匹配电阻和耦合电容连接到引脚上的,网变座的1、2、4引脚,3、5、6引脚都是各自相通的,这也是区分直通座和网变座的另一种方法。

用这种测试方法,可以检查你的DM500S接收机上的接口座是否是网变座。RJ-45接口座的引脚定义,注意,在ST-J0011NT网变座中,7脚为空脚,因为该引脚在一般的实际应用电路中没有连接。

3、给DM500S接收机更换网变座

通过上面的RJ-45直通座和网变座的介绍,我们知识了直通座和网变座引脚完全兼容。对于DM500S接收机使用的RJ-45直通座,我们可以将它更换成网变座,一方面改善网络登陆性能,另外一方面也保护了娇气易损的AX88796L网卡芯片。

更换过程很简单,无需改动线路,只要购买一个符合要求RJ-45网变座,再将直通座拆下,更换成网变座即可。由于本地电子市场未能购买到,幸好得到了浙江加善的JSBJX烧友免费赠送一个,得此进行了更换。

在拆RJ-45直通座时,要非常细心。有一定动手能力的电子爱好者可选择医用注射的9号空心针,配合功率为20W电烙铁加热旋空直通座的八个引脚,使之于电路板分离开来;再使用大一点功率的电烙铁加热屏蔽罩的一端焊脚,边加热边稍微用力向外拔,使之与电路板逐步分离,待一端分离后,再分离另一端,直至完全拆出。

然后将网变座装入到位并焊接好即可,更换好的电路板,我们还针对的数据量大时有马赛克现象,更换了LAN电路中的部分电路(详见下文介绍)。

对于DM500S接收机有时无法连接网络的问题,从烧友加装后的反馈信息来看,更换网变座,也会得到一定的改善。即便网络正常的用户更换为网变座,也可以保护网卡芯片,提高网络登陆连接性能,防患于未然。不过如果DIY焊接能力较差,建议最好找专业维修人员更换,毕竟DM500S接收机的线路板很紧密娇气的,搞不好的话,反而人为带来新的故障。

LAN电路故障检修

对于LAN电路故障常规检修方法是通过板载的LED状态确定LAN电路故障,如当网线插入DM500S接收机网卡接口中,D6和D7都会正常发光,表明网络和接收机连接正常;如果接收机内局域网设置正确,接收机便会作为一台电脑终端接入网内,此时D5便会闪亮,表明连入网内且收发,通讯正常。

对于不能正常进行网络连接,排除系统软件及软件设置的问题外,首先查网络接口与网络线是否连接正常,有无接触不良现象;其次检查网络芯片的供电是否正常,25MHZ晶振是否正常,可用示波器测试晶振两端有无25MHZ振荡波形。如果没有振荡波形,排除晶振损坏外,一般为AX88796L芯片引脚虚焊及连接芯片引脚的外围电阻开路,故障严重的则为AX88796L芯片损坏。

下面分析DM500S接收机一些特殊故障的解决方法。

1、数据量大时有马赛克现象

DM500S在设计上有一个缺陷,就是数据量大时,误码率较高,连接电脑录制电视时会有马赛克产生。分析应该为对AX88796L的供电不足所致,需要加大其91脚数据发送端、78脚PLL电路供电端对地的去耦电解电容电容C23(4.7uF/16V)、C17(4.7uF/16V)和C65(33uF/16V)的容量。国外烧友提出的解决的办法是:将电容C23、C17更换成了22Uf/16V的贴片电容,C65换成了容量为220Uf/16V的优质电解电容。

2、换台时网络自动断线

有烧友反映,使用某批次的DM500S接收机,网络连通很好,可直接下载各种插件,可以长期连通,但是只要一换台,D5指示灯立刻熄灭,网络登录不上,自动断线,因此收看不到加密节目,可是软件设备丝毫没有问题,不知是何原因?

我们认为是由于对高频头的功率输出导致DM500出现问题。这个问题可能是主板+3.3V电源部分供电内阻大、瞬态响应慢而引起、,也可能是外置电源适配器输出功率不够所致。对于主板+3.3V电源的问题,可以通过摩电源,将续流二极管D42更换为质量好的肖特基二极管,同时加大升压电解电容C414的容量来解决。对于外置的电源适配器可以换个12V 2A的试一试。

3、冷开机不能连上网络

部分DM500S接收机在每次刚开机时难以连接网络,总要反复插拔电源多次,或等主机预热5分钟后,通过接收机菜单里的重启功能,才能正常连接,而一旦连接成功后,再重新开机就一切正常。

这就是DM500S接收机冷开机不能连上网络的故障,就其原因,我们认为和主芯片复位电路有关系。一般的嵌入式系统如DM500S的POWERPC 405D在上电时,要求外围的设备在主芯片(POWERPC 405D)初始化之前一定时间内就准备好,即外围设备的电源要比主芯片的电源来得早,而且提前的这段时间是要符合主芯片规范的复位延迟时间。首先投入工作的功能部分是复位电路。复位电路把主控芯片锁定在复位状态上并且维持一个延时,以便给予电源电压从上升到稳定的一个等待时间;在电源电压稳定之后,再插入一个延时,给予时钟振荡器从起振到稳定的一个等待时间;在主芯片开始进入运行状态之前,还要至少推迟两个周期的延时。也就是说上电复位所需时间=电源上升时间+振荡器起振时间+片内初态建立时间。

上述一系列的延时,都是利用在主芯片U15复位(RST)引脚上外接一个RC支路的充电时间而形成的。DM500S接收机主芯片复位电路。

采用印刷标记HB14(U4)的为74HC14/S0六反相旋密特触发器,该电路采用上电自动复位的方法,在U4第14脚3.3V电源VCC端和第1脚之间接一个1uF电容(C600),刚开机通电时,电容C600两端相当于是短路,于是1脚为高电平;通过U4整形并反相后向主芯片输入低电平,而后3.3V电源通过电阻R605对电容C600充电,RST端电压慢慢下降,降到一定程度,1脚为低电平,2脚输出高电平,主芯片就开始正常工作。

对于抄板的DM500S接收机,可能忽略某些电路中定时电容的容量,造成接收机上电复位延时不能满足电路设计规范,也就是说主芯片在LAN电路还没完全准备好,就对其初始化,从而会造成网络功能的某些不确定的问题,因为上电的时候某些状态是不可预知的。解决的办法是将主芯片的复位信号适当做些延时,即片外复位电路的RC取值较大一些,具体做法是在将R605(10KΩ)贴片电阻,更换成稍大的阻值,如15 KΩ,这样就解决了冷开机不能连上网络的问题。