Marvell车载以太网交换机芯片88Q5050

Marvell车载以太⽹交换机芯⽚88Q5050
介绍
Marvell推出了四款车载⽤交换机芯⽚，88Q5050，88Q5050, 88Q5072和88Q6113。

其中88Q5030有5 Port⽤于通
信，88Q5050有8 Port⽤于通信，5072与6113有11 Port⽤于通信。

产品
特性
型号
11 端⼝安全车载以太⽹交换机搭载集成式 100BASE-T1 PHY
11 端⼝车载以太⽹交换机搭载 TSN 的⾼级安全性和⽀持
8 端⼝以太⽹千兆⽐特容量交换机具有 4 个固定 100BASE-T1 端⼝，以及可从 1 100BASE-T1、1 100BASE-TX、2 MII/RMII/RGMII、1
GMII 和 1 SGMII 端⼝中选择另外四个端⼝的可配置选择
5 端⼝以太⽹交换机提供 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。

由于项⽬中⽤到了88Q5050,所以本⽂中只涉及到88Q5050的内容。

本⽂是对使⽤88Q5050的梳理和总结。

Marvell 88Q5050车载以太⽹交换机产品概览
关于联⽹汽车⽹络⾯临安全风险的报道已屡见不鲜。

使⽤ Marvell 安全车载以太⽹交换机防范威胁。

业内新⾯世的 100BASE-T1 安全车载以太⽹交换机，88Q5050 为下⼀代车辆提供新级别的数据安全性。

该 8 端⼝以太⽹交换机具有 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 端⼝中额外选择 4 个端⼝的可配置选择。

该交换机提供本地和远程管理功能，可轻松接⼊和配置该设备。

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，以防⽌对车辆中数据流的恶意攻击或危害。

该等功能对于确保车辆及其乘员的安全⾄关重要。

该款先进的交换机采⽤深度包检测 (DPI) 技术和可信引导功能，可提供业内⾮常安全的车载以太⽹交换机。

该交换机的所有以太⽹端⼝都⽀持⿊名单和⽩名单地址，可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) 和安全启动功能
超低功耗的车载 100BASE-T1 PHY
超快的配置时间和 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
主接⼝连到外部PHY或者其他交换芯⽚
从接⼝⽤于管理交换芯⽚
可配置GPIO
⼯作时钟频率可配置 (19.2 MHz-83.3 MHz) 的 QSPI 接⼝
⽀持单线读写，双线读和四线读。

EEPROM 从接⼝，⽤于存储交换机配置。

⽀持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-T1100BASE-
T1
100BASE-
TX
SGMII xMII/GMII
100BASE-T1xMII
100BASE-
TX
SGMII xMII
端⼝ 5、6 和 7 是共享的。

如果这些端⼝中的任何⼀个配置为 MII、RMII 或 RGMII，则
其他两个端⼝只能分别为 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-T1100BASE-
T1
xMII SGMII xMII
端⼝ 5、6 和 7 是共享的。

如果这些端⼝中的任何⼀个配置为 MII、RMII 或 RGMII，则
其他两个端⼝只能分别为 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-T1100BASE-
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⼀个配置为 MII、RMII 或 RGMII，则
其他两个端⼝只能分别为 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-T1100BASE-
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。

它可⽤于以下选项：
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 功能和寄存器的详细说明，请参阅 88Q5050功能规范和 88Q5050寄存器规范。

设备配置
有 3 个选项可⽤于配置 88Q5050/88Q5054 器件：
配置引脚（bootstrapping）
配置数据存储在可选 EEPROM 中
由固件完成的配置（需要附加的 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 器件可以通过 RMU、JTAG、SMI 和内部 CPU 的固件（如果 CPU 启⽤）进⼀步配置。

应⽤场景
根据其配置，88Q5050/88Q5054 器件可⽤于各种应⽤ 案例：
由内部 CPU 管理的交换机
由外部 CPU 管理的交换机
⾮管理型交换机
内部 CPU 管理的交换机
在此应⽤案例中，内部 CPU 启⽤并管理交换机。

它需要连接⼀个外部 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
Marvell 88Q5050数据⼿册。