W5100 是一款多功能的单片网络接口芯片，内部集成有 10/100 Mbps 以太网控制器，主要应用于高集成、高稳定、高性能和低成本的嵌入式系统中，使用 W5100 可以实现没有操作系统的 Internet 连接。W5100 与 IEEE 802.3 10BASE-T 和 IEEE 802.3u 100BASE-TX 兼容，内部集成了全硬件的、且经过多年市场验证的 TCP/IP 协议栈、以太网介质传输层（MAC）和物理层（PHY）：全硬件 TCP/IP 协议栈支持 TCP、UDP、IPv4、ICMP、ARP、IGMP 和 PPPoE，这些协议已经在很多领域经过了多年的验证；W5100 内部还集成有 16 KB 存储器用于数据传输。使用 W5100 不需要考虑以太网的控制，只需要进行简单的端口编程。

一、与 MCU 的接口

W5100 与 MCU 接口采用并行总线方式（如果要使用 SPI 接口，建议采用 W5200），因此 W5100 与 MCU 的接口设计相对简单，以 AT89C52 为例，如图 1 所示。

图 1　W5100 与 MCU 的接口电路

外扩一个 32 KB 的 SRAM（IS62C256），按照图示的硬件接口，地址线 A15 作为 SRAM 的片选信号，因此 32 KB 的 XDATA 地址空间在 0x0000～0x7FFF；W5100 作为外部接口也映射到 89C52 的 XDATA 空间，地址线 A15 反相（74AHC1G04）后作为 W5100 的片选信号，因此 W5100 的地址空间在 0x8000～0xFFFF。如果使用间接总线，地址线 A2～A14 必须接地，以保证间接总线初始化成功。

二、复位信号

W5100 硬件设计中最重要的复位信号往往被我们所忽视：很多工程师采用 RC 复位，虽然可以达到复位的效果，但实际使用时很不理想——W5100 的复位不好往往引起器件不能正常工作，尤其是以太网的物理层不能正常启动，也可能引起 MCU 对 W5100 初始化失败。最理想的复位方法是使用 MCU 的 I/O 口输出复位信号，这样可以绝对保证 W5100 与 MCU 之间的同步，而且一旦工作失败也便于 MCU 对 W5100 进行控制；如果 MCU 无法提供足够多的 I/O 口输出复位信号，也可以采用专用的复位芯片（如 IMP809T），这样可以保证可靠复位，但在设计 MCU 软件时要注意 MCU 对 W5100 的操作同步问题。

三、如何连接网络变压器或 RJ45

图 2　网络变压器与 RJ45 连接电路

HS-MAG1201 是带网络变压器的 RJ45，以此为例：TCT 和 RCT 是变压器发送端和接收端的中心抽头，中心抽头必须接 3.3 V 拉高，很多工程师在设计时忽略了这个细节；另外，RJ45 的金属外壳最好不要接电源地，有条件的话最好接大地；TXOP/TXON、RXIP/RXIN 的 PCB 布线尽量等长，而且尽量平行走线；连接到 W5100 第 1 脚的 RSET_BG 电阻最好用 1% 的精密电阻，尤其是在大批量生产时，使用普通精度（5%）的电阻会给产品调试带来意想不到的麻烦。

四、电感

数字电源到模拟电源之间的电感非常重要：因为从该电感通过的电流比较大，如果电感质量不好，会产生较大的直流压降和交流噪声，严重影响 W5100 的工作，很多工程师在初期调试时都遇到过这种问题。如果没有合适的电感，可以把电感去掉，直接用导线短路。

五、晶体振荡

晶体振荡出现的问题最多，也最难解决。W5100（W5300 和 W7100 与 W5100 相同）的晶体振荡器有问题，问题主要表现在：① 振荡频率偏差较大，远远偏离 25 MHz；② 振荡幅值不够，XTLN 和 XTLP 的最大幅度只有几百毫伏。出现这种现象，主要问题是晶体，WIZnet 给出的晶体参数如图 3 所示。

图 3　晶体参数

图 4　W5100 的 XTLN 正常波形和幅度

图 5　W5100 的 XTLP 正常波形和幅度