Air780EPM 以太网(WAN/LAN)硬件设计说明

Air780EPM 支持以太网 RJ45 接口，如下表所示；

一、WAN 和 LAN 的基本概念

1. 定义与功能

LAN（局域网，Local Area Network）：
- 作用：用于设备内部局域网络通信，例如连接同一局域网内的传感器、控制器或其他终端设备。
- 典型配置：
  - 固定 IP 或 DHCP 分配。
  - 通过 RJ45 接口实现本地数据传输（如 Air780EPM 开发板默认支持 LAN 功能）。
- WAN（广域网，Wide Area Network）：
- 作用：用于连接外部网络（如互联网），通常作为网关或路由器的上游接口。
- 典型配置：
  - 需动态 IP 或运营商提供的固定 IP。

2. Air780EPM 的以太网接口支持

硬件设计：
- 开发板默认支持 LAN 功能，通过一个 RJ45 接口实现局域网通信。
- 同时支持 WAN 和 LAN 需额外硬件支持：
  - 需要两个 RJ45 接口（一个用于 WAN，一个用于 LAN）。
  - 需外接 CH390H/CH390D 芯片（支持双以太网接口）。
- 芯片选型：
- CH390H/CH390D：支持以太网协议，与 Air780EPM 通过 SPI 和 GPIO 通信。

二、硬件设计注意事项

1. 以太网接口电路设计

核心芯片：
- CH390H/CH390D：支持 10/100M 以太网，需遵循以下设计原则：
  - 供电：确保芯片工作电压（通常 3.3V）与 Air780EPM 的 GPIO 电平一致。
  - 信号连接：
    - SPI 接口：连接到 Air780EPM 的 GPIO 和 SPI 引脚。
    - PHY 接口：接到 RJ45。
- PCB 布局关键点：
- 差分对走线：以太网信号线（如 TX+/TX-、RX+/RX-）需走差分线，阻抗控制在 50Ω。
- 地平面设计：
  - 避免在信号线周围放置大面积覆铜。
- 电源与去耦：
  - 在以太网芯片的电源引脚旁并联 100nF 陶瓷电容和 10μF 电解电容，滤除噪声。

2. 天线与射频干扰

4G 与以太网共存：
- 确保以太网接口与 4G 天线之间保持至少 2cm 的物理距离，避免射频干扰。

3. 电源与复位

以太网芯片供电：
独立供电（如 5V 转 3.3V LDO），避免与 Air780EPM 的电源耦合干扰。

4. 硬件参考设计

详见硬件手册和证书 - product@air780epm - 合宙模组资料中心

三、软件开发注意事项

1. LuatOS API 与配置

网络初始化(LAN 模式)：

-- 创建netdrv, 使用CH390驱动, SPI0, 片选脚GPIO8
netdrv.setup(socket.LWIP_ETH, netdrv.CH390, {spi=0,cs=8})
-- 配置LAN接口（静态IP）
netdrv.ipv4(socket.LWIP_ETH, "192.168.4.1", "255.255.255.0", "192.168.4.1")
-- 创建DHCP服务器, 为其他设备提供获取ip的功能
dhcps.create({adapter=socket.LWIP_ETH})
-- 代理内网DNS查询请求, 转发到4G网络
dnsproxy.setup(socket.LWIP_ETH, socket.LWIP_GP)

多接口管理：

若同时支持 WAN 和 LAN，需通过不同接口名称区分（如 socket.LWIP_ETH 和 socket.LWIP_USER0）：

-- 获取 RJ45 接口状态,判断网线是否已经接上, 前提是与 CH390H 通信正常
local lan_status = net.ready(socket.LWIP_ETH)
local wan_status = net.ready(socket.LWIP_USER0)

2. 关键注意事项

固件版本：
- 确保使用支持以太网功能的最新LuatOS固件。
网络模式切换：
- 仅LAN模式：默认配置单接口，开发板仅需一个RJ45接口。
- WAN+LAN双模式：需硬件支持双接口，且在代码中分别配置两组参数。

3. 通信协议限制

MTU设置：
- 默认MTU为1460字节，当前不可配置。
DHCP与静态IP：
- LAN需要使用静态IP（避免动态分配冲突）。
- WAN需根据实际网络要求配置, 通常是动态IP。
```
netdrv.dhcp(socket.LWIP_ETH, true)
```

四、典型问题排查

1. 网络连接失败

检查清单：
- 确认以太网芯片供电正常，复位信号正确。
- 验证 RJ45 接口的物理连接（水晶头压接是否牢固）。
- 检查 IP 配置是否冲突（如与网关同网段）。
- 确保固件版本支持以太网功能。

2. WAN 无法使用

可能原因：

所在网络不支持 DHCP，需要设置静态 IP，掩码，网关。

netdrv.ipv4(socket.LWIP_ETH, "192.168.4.101", "255.255.255.0", "192.168.4.1")

- 网关不支持DNS, 需在代码中指定DNS服务器：

socket.setDNS(socket.LWIP_ETH, 1, "114.114.114.114")
socket.setDNS(socket.LWIP_ETH, 2, "223.5.5.5")

五、典型应用场景

1. 工业物联网：

通过 LAN 连接本地传感器，通过 WAN 上传数据至云平台。 2. 4G 转以太网网关：
将 4G 网络转换为有线网络（WAN 为 4G 接入以太网，LAN 为局域网输出）。 3. 智能家居控制：
通过 LAN 连接本地设备，WAN 实现远程控制。

六、参考资料与工具

硬件设计：以太网接口电路参考设计。
软件调试：Luatools 工具。
API 文档：LuatOS 的 netdrv 库说明（net``drv``. setup, net.``ipv4 等）。

七、总结

在 Air780EPM 上开发以太网功能需注意以下关键点：

硬件层面：确保以太网芯片（如 CH390H）的供电、信号连接和 PCB 布局符合阻抗控制要求。
软件层面：正确配置 WAN/LAN 的 IP、协议及错误处理机制。
多模式支持：双接口设计需额外硬件，单接口默认支持 LAN 功能。