南京沁恒CH395Q以太網協議棧芯片

1. 型號類型

南京沁恒（WCH，Nanjing Qinheng）推出的CH395Q是一款高性能的以太網協議棧芯片。CH395Q系列芯片包括以下幾個型號：

• CH395Q-A：基礎型號，適用于一般應用場景，支持基本的以太網通信功能。

• CH395Q-B：增強型號，增加了一些高級功能，例如更高的數據傳輸速率和更廣泛的網絡協議支持。

• CH395Q-C：工業級型號，具備更高的抗干擾能力和工作溫度范圍，適用于工業環境。

CH395 是以太網協議棧管理芯片，用于單片機系統進行以太網通訊。

CH395 芯片自帶 10/100M 以太網介質傳輸層(MAC)和物理層(PHY)，完全兼容 IEEE802.310/100M 協議，內置了 IP、DHCP、ARP、ICMP、IGMP、UDP、TCP 等以太網協議棧固件。單片機系統可以方便的通過 CH395 芯片進行網絡通訊。

CH395 支持三種通訊接口：8 位并口、SPI 接口或者異步串口，單片機/DSP/MCU/MPU 等控制器可以通過上述任何一種通訊接口控制 CH395 芯片進行以太網通訊。

下圖為 CH395 的應用框圖。

CH395Q內置了硬件TCP/IP協議棧只要少量的I/O操作，就可以實現單片機系統進行10/100M以太網通信。廠家可提供原廠技術支持。CH395Q采用LQFP64封裝，與MCU可采用SPI、UART方式連接。

只要簡單修改CH395提供的官方例程，MCU通過命令操作CH395實現TCP連接，命令操作很方便節約了許多時間。

網絡芯片CH395的幾個特點：

1、內置TCP/IP協議棧

2、命令操作

3、8個Socket

4、24KBuffer，每個Socket可自定義大小

5、4K EEPROM(很實用的擴展功能)

6、給單片機擴展8個I/O口

● 內部自帶以太網介質傳輸層(MAC)和物理層(PHY)。

● 支持 10/100M，全雙工/半雙工自適應，兼容 802.3 協議。

● 支持多種模式的地址過濾。

● 與 802.3x 全雙工流控和半雙工背壓流控完全兼容。

● 支持 MDI/MDIX 線路自動轉換。

● 內置 TCP/IP 協議簇，支持 IPv4、DHCP 、ARP、ICMP、IGMP、UDP、TCP 協議。

● 提供 8 個獨立的 Socket 對，可以同時進行數據收發。

● 提供高速 8 位被動并行接口，支持連接到單片機的并行數據總線。

● 提供最高 30MHz 速度的 SPI 設備接口，支持連接到單片機的 SPI 串行總線。

● 提供最高 3Mbps 速度的異步串口，支持連接到單片機的串行口，支持通訊波特率動態調整。

支持低功耗模式。

● 內置 24K RAM，可用于以太網數據收發，每個 Socket 收發緩沖區可以自由配置。

● 內置 4KB EEPROM。

● 支持 8 路 GPIO。

● 提供 LQFP64M 和 LQFP128 無鉛封裝，兼容 RoHS。

封裝

優點：

1、官方提供的Demo例程移植到其他MCU很方便

2、上手容易，快的5天內可搞定

3、通訊異常處理較多，容易發現連接問題并修正

4、網絡傳輸速度約為：259669 B/S(實測)

5、網絡連接很穩定(進行過長時間的壓力測試未丟包)

2. 工作原理

CH395Q芯片是一款集成了完整以太網協議棧的網絡控制芯片，其工作原理主要包括以下幾個部分：

1. 數據鏈路層處理：CH395Q芯片負責以太網幀的發送和接收，包括幀的封裝和解封裝、地址解析和沖突檢測等。

2. 網絡層處理：在網絡層，CH395Q支持IP地址的處理，包括ARP協議、ICMP協議等。它能夠對接收到的IP包進行解析，并根據IP地址進行路由選擇。

3. 傳輸層處理：CH395Q支持TCP和UDP協議，在傳輸層處理數據包的分段、組裝、校驗和確認等工作。它能夠確保數據的可靠傳輸，提供流控制和擁塞控制機制。

4. 應用層處理：CH395Q提供了一些基礎的應用層協議支持，如HTTP、FTP等，用戶可以通過簡單的配置實現網絡應用的開發。

5. 接口通信：CH395Q通過SPI接口與主控MCU進行通信，主控MCU可以通過SPI接口向CH395Q發送命令和數據，CH395Q則返回處理結果和接收到的數據。

3. 特點

CH395Q芯片具有以下主要特點：

1. 高集成度：CH395Q集成了完整的以太網協議棧，用戶無需額外的協議棧開發，降低了開發難度和成本。

2. 高性能：支持10/100Mbps自適應以太網通信速率，能夠滿足大多數應用場景的數據傳輸需求。

3. 多協議支持：內置TCP/IP協議棧，支持ARP、ICMP、TCP、UDP、HTTP、FTP等多種網絡協議，提供豐富的網絡功能。

4. 低功耗設計：具有低功耗模式，適用于對功耗敏感的應用場景，如物聯網設備等。

5. 工業級可靠性：部分型號具有寬溫度范圍和高抗干擾能力，適用于工業環境中的應用。

6. 簡單易用：提供豐富的開發文檔和例程，用戶可以快速上手進行開發。通過SPI接口與主控MCU通信，簡單易用。

4. 應用

CH395Q芯片廣泛應用于以下幾個領域：

1. 物聯網（IoT）設備：CH395Q因其低功耗和高集成度，非常適合應用于各種物聯網設備，如智能家居、智能電表、環境監測設備等。

2. 工業自動化：工業級型號的CH395Q具備高可靠性和寬溫度范圍，適用于工業控制、數據采集等自動化系統中。

3. 網絡通信設備：CH395Q能夠用于各種網絡通信設備，如路由器、交換機、網絡打印機等，提供穩定的網絡連接。

4. 智能家居：在智能家居系統中，CH395Q可以用來實現家電的網絡化控制和監測，如智能燈光、智能插座、安防系統等。

5. 教育和科研：由于其簡單易用的特點，CH395Q也是教育和科研中的常用器件，適用于各種網絡協議實驗和學習。

5. 參數

以下是CH395Q芯片的一些主要參數：

• 通信速率：支持10/100Mbps自適應以太網通信速率

• 工作電壓：3.3V

• 工作溫度：-40°C至85°C（工業級型號）

• 功耗：低功耗模式下典型值為10mA

• 接口：SPI接口，最大速度可達20Mbps

• 封裝類型：QFN-32封裝

• 存儲器：內置32KB SRAM用于數據緩存

• 引腳數：32個引腳

CH395Q芯片作為一款高性能的以太網協議棧芯片，以其高集成度、高性能和低功耗的特點，廣泛應用于物聯網、工業自動化、網絡通信等多個領域。其簡單易用的設計和豐富的開發資源，使得開發者能夠快速上手，實現各種網絡應用的開發。