6.0 时钟、复位与电源管理
6.1 时钟
器件为各子模块提供所需的系统时钟,时钟子系统包括晶体振荡器和 PHY 锁相环(PLL)。
6.1.1 晶体振荡器
- 器件需固定频率 25MHz 时钟源,供内部时钟振荡器和 PLL 使用;通常通过 OSCI 和 OSCO 引脚连接 25MHz 晶体(详见 17.7 节 "时钟电路"),也可通过 OSCI 输入引脚接入单端 25MHz 时钟源(单端源需持续运行以保证器件正常工作)。
- 应用说明:时钟菊花链配置中,使用前级器件的 CLK_25 作为输入时钟源时,需通过 XTAL_MODE 配置带输入将 OSCI 引脚设为施密特触发输入模式。
- 省电模式下可停止振荡器或外部时钟输入(详见 6.3.4 节 "芯片级电源管理")。
- 为便于系统级验证,晶体振荡器输出可启用至 IRQ 引脚(详见 7.2.7 节 "时钟输出测试模式")。
- 晶体振荡器电源由专用稳压器或独立输入引脚提供(详见 4.1.2 节 "1.2V 晶体振荡器稳压器")。
注:晶体规格见 17-12 表 "晶体规格"。
6.1.1.1 晶体时钟输出引脚
晶体时钟可通过专用 CLK_25 引脚输出,作为其他器件的参考时钟;CLK_25_EN 为高电平时启用该引脚输出。
6.1.2 PHY 锁相环(PLL)
- PHY 模块接收 25MHz 参考时钟,除内部时钟使用外,输出主系统时钟,用于派生器件子系统时钟。
- PHY PLL 可通过 6.3.4 节 "芯片级电源管理" 中的方法禁用;仅当 PHY 端口处于断电模式时,PHY PLL 才会响应禁用请求。
- PHY PLL 电源由外部输入引脚提供,通常来自器件 1.2V 内核稳压器(详见 4.0 节 "电源连接")。
6.2 复位
器件提供多种硬件和软件复位源,支持不同层级的器件复位,所有复位可分为三类:芯片级复位、多模块复位、单模块复位。
6.2.1 复位源与影响的器件功能
| 模块 / 功能 | 上电复位(POR) | RST# 引脚复位 | EtherCAT 系统复位 | 数字复位(DIGITAL_RST) |
|---|---|---|---|---|
| 25MHz 振荡器 | (注 1) | - | - | - |
| 稳压器 | (注 2) | - | - | - |
| EtherCAT 内核 | X | X | X | X |
| PHY A | X | X | X | - |
| PHY B | X | X | X | - |
| PHY 公共部分 | (注 3) | - | - | - |
| 电压监控 | (注 3) | - | - | - |
| PLL | (注 3) | - | - | - |
| SPI/SQI 客户端 | X | X | X | X |
| 主机总线接口 | X | X | X | X |
| 电源管理 | X | X | X | X |
| 通用定时器 | X | X | X | X |
| 自由运行计数器 | X | X | X | X |
| 系统 CSR | X | X | X | X(注 4) |
| 配置带锁存 | 是 | 是 | 是 | 否 |
| EEPROM 加载运行 | 是 | 是 | 是 | 是 |
| 三态输出引脚(注 5) | 是 | 是 | 是 | - |
| RST# 引脚驱动低电平 | 是 | - | 是 | - |
注 1 :上电复位由 XTAL 稳压器执行,非系统级;注 2 :上电复位在稳压器内部执行;注 3 :上电复位在 PHY 内部执行;注 4 :仅复位非 NASR 类型位;注 5:仅用于配置带的输出引脚。
6.2.2 芯片级复位
芯片级复位事件激活所有内部复位,复位整个器件,由以下输入事件触发:上电复位(POR)、RST# 引脚复位、EtherCAT 系统复位。
6.2.2.1 芯片级复位完成判断
- 首先轮询字节顺序测试寄存器(BYTE_TEST),返回数据无效时表示主机接口复位未完成;返回正确字节顺序值时,主机接口复位完成。
- 轮询硬件配置寄存器(HW_CFG)或电源管理控制寄存器(PMT_CTRL)的 READY 位,该位置 1 表示整个芯片级复位完成,器件可被访问。
注:READY 位清 0 时,除硬件配置寄存器(HW_CFG)、电源管理控制寄存器(PMT_CTRL)、字节顺序测试寄存器(BYTE_TEST)和复位控制寄存器(RESET_CTL)外,软件不得读取其他内部资源,所有地址的写操作均无效。
6.2.2.2 配置带锁存
上电复位、EtherCAT 复位或 RST# 引脚复位期间,配置带锁存器处于打开状态;复位解除后,锁存器关闭,锁存配置带值。
特殊说明:CLK_25_EN 和 XTAL_MODE 配置带,以及 CLK_25 引脚的输出使能、上拉和下拉,不受 EtherCAT 复位或 RST# 引脚复位控制,锁存器始终关闭。
6.2.2.3 可变电平 I/O 焊盘调谐
EtherCAT 复位、上电复位或 RST# 引脚复位解除后,向 VO 调谐电路发送 1μs 低电平脉冲;2μs 后启用输出引脚,该延迟为可变输出电平引脚提供调谐时间,并为与输出引脚共享的配置带引脚提供输入保持时间。
6.2.2.4 全局复位与时钟生成复位
输出引脚启用后,复位与主系统时钟同步,生成全局复位;全局复位用于生成局部复位和复位时钟生成模块。
6.2.2.5 上电复位(POR)
- 首次上电或重新上电时触发,复位器件所有电路;锁存配置带,执行 EEPROM 加载;触发可变电平 I/O 焊盘调谐和芯片级复位。
- 可作为系统级复位:RST# 变为开漏输出,在上电复位期间断言,用于复位 EtherCAT 从设备和 / 或在 EtherCAT 内核复位时保持外部 PHY 复位;作为开漏输出,RST# 可线或接入系统复位。
注:以太网 PHY 应连接到 RST# 引脚,确保 PHY 在 EtherCAT 从设备就绪前保持复位;否则,远端链路伙伴会检测到 PHY 的有效链路信号,误判本地 EtherCAT 从设备已就绪。
- RST# 引脚在所有电压稳定后才驱动;电源 ramp-up 期间需系统级解决方案保持系统复位。
- 电压稳定后,上电复位通常需约 21ms。
6.2.2.6 RST# 引脚复位
- 驱动 RST# 输入引脚低电平触发芯片级复位,复位器件所有电路;使用时需满足 17.6.3 节 "复位和配置带时序" 中的驱动时间要求;锁存配置带,执行 EEPROM 加载。
- RST# 引脚复位通常需约 1.3ms。
注:RST# 引脚内置上拉电阻,未使用时可悬空;不可依赖内部上拉电阻驱动器件外部信号(详见 3-12 表 "杂项引脚" 中 RST# 引脚描述)。
6.2.2.7 EtherCAT 系统复位
- 由三个独立连续的帧 / 命令序列触发,功能与 RST# 引脚复位一致;不同之处在于,EtherCAT 系统复位期间,RST# 变为开漏输出,断言时间至少 80ms。
- RST# 作为开漏输出,可线或接入系统复位,用于 EtherCAT 从设备完全复位;EtherCAT 主设备仅在本地微控制器严重死机且无法通过其他方式通知初始化时,才会发起该复位。
6.2.3 多模块复位
多模块复位激活多个内部复位,但不复位整个芯片,不锁存配置带,由 "数字复位(DIGITAL_RST)" 触发。
6.2.3.1 多模块复位完成判断
- 首先轮询字节顺序测试寄存器(BYTE_TEST),返回数据无效时表示主机接口复位未完成;返回正确字节顺序值时,主机接口复位完成。
- 轮询硬件配置寄存器(HW_CFG)或电源管理控制寄存器(PMT_CTRL)的 READY 位,该位置 1 表示多模块复位完成,器件可被访问。
注:READY 位清 0 时,除硬件配置寄存器(HW_CFG)、电源管理控制寄存器(PMT_CTRL)、字节顺序测试寄存器(BYTE_TEST)和复位控制寄存器(RESET_CTL)外,软件不得读取其他内部资源,所有地址的写操作均无效;数字复位不复位 NASR 类型寄存器位。
6.2.3.2 数字复位(DIGITAL_RST)
- 通过设置复位控制寄存器(RESET_CTL)的 DIGITAL_RST 位执行,复位所有器件子模块(以太网 PHY 除外);复位后执行 EEPROM 加载;不锁存配置带。
- 数字复位通常需约 1.3ms。
6.2.4 单模块复位
单模块复位仅复位指定模块,不锁存配置带,由以下事件触发:端口 A PHY 复位、端口 B PHY 复位、EtherCAT 控制器复位。
6.2.4.1 端口 A PHY 复位
- 通过设置复位控制寄存器(RESET_CTL)的 PHY_A_RST 位,或 PHY x 基本控制寄存器(PHY_BASIC_CONTROL_x)的软复位位执行;复位完成后,PHY_A_RST 位和软复位位自动清 0,不影响其他器件模块。
- 复位完成判断:轮询复位控制寄存器(RESET_CTL)的 PHY_A_RST 位,或 PHY x 基本控制寄存器(PHY_BASIC_CONTROL_x)的软复位位,直至其清 0;正常情况下,复位后约 102μs 清 0。
注:通过软复位位复位端口 A PHY 时,不复位 NASR 类型寄存器位;PHY 从断电模式恢复后自动复位端口 A PHY,该复位不重新加载或复位任何 PHY 寄存器(详见 10.2.9 节 "PHY 断电模式");更多信息见 10.2.11 节 "复位"。
6.2.4.2 端口 B PHY 复位
- 通过设置复位控制寄存器(RESET_CTL)的 PHY_B_RST 位,或 PHY x 基本控制寄存器(PHY_BASIC_CONTROL_x)的软复位位执行;复位完成后,PHY_B_RST 位和软复位位自动清 0,不影响其他器件模块。
- 复位完成判断:轮询复位控制寄存器(RESET_CTL)的 PHY_B_RST 位,或 PHY x 基本控制寄存器(PHY_BASIC_CONTROL_x)的软复位位,直至其清 0;正常情况下,复位后约 102μs 清 0。
注:通过软复位位复位端口 B PHY 时,不复位 NASR 类型寄存器位;PHY 从断电模式恢复后自动复位端口 B PHY,该复位不重新加载或复位任何 PHY 寄存器(详见 10.2.9 节 "PHY 断电模式");更多信息见 10.2.11 节 "复位"。
6.2.4.3 EtherCAT 控制器复位
- 完全器件和系统复位:EtherCAT 主设备或本地主机通过向 ESC 复位 ECAT 寄存器(主设备)或 ESC 复位 PDI 寄存器(本地主机)写入 0x52('R')、0x45('E')、0x53('S')序列触发,对应 6.2.2.7 节 "EtherCAT 系统复位"。
- 仅 EtherCAT 控制器复位:通过设置复位控制寄存器(RESET_CTL)的 ETHERCAT_RST 位执行,复位 EtherCAT 内核及其寄存器、EtherCAT CSR 和过程数据 RAM 访问逻辑(详见 11.13 节)、11.15 节 "EtherCAT CSR 和过程数据 RAM 访问寄存器(直接寻址)" 中描述的寄存器。
- 复位后,EtherCAT 模块将从 EEPROM 重新配置器件,主机接口禁用直至复位完成;HBI 接口通过 8.4.2.2 节方法判断复位完成,SPI/SQI 接口通过 9.2.1.1 节方法判断。
- EtherCAT 控制器复位通常需约 1.3ms。
6.2.5 复位寄存器
6.2.5.1 复位控制寄存器(RESET_CTL)
- 偏移地址:1F8h / 31F8h
- 大小:32 位
- 功能:包含软件控制的复位位。
注:器件处于复位或未就绪 / 省电状态时,可读取该寄存器,不会使主机接口处于中间状态;主机接口处于复位状态时,返回数据可能无效;无需读取该寄存器的四个字节,双字访问规则不适用于此寄存器。
| 位 | 描述 | 类型 | 默认值 |
|---|---|---|---|
| 31:7 | 保留 | RO | - |
| 6 | EtherCAT 复位(ETHERCAT_RST):置 1 时复位 EtherCAT 内核;EtherCAT 内核从复位释放后,该位自动清 0;该位为 1 时,所有写操作无效 | R/W、SC | 0b |
| 5:3 | 保留 | RO | - |
| 2 | 端口 B PHY 复位(PHY_B_RST):置 1 时复位端口 B PHY;内部逻辑自动保持 PHY 复位至少 102μs;端口 B PHY 从复位释放后,该位自动清 0;该位为 1 时,所有写操作无效 | R/W、SC | 0b |
| 1 | 端口 A PHY 复位(PHY_A_RST):置 1 时复位端口 A PHY;内部逻辑自动保持 PHY 复位至少 102μs;端口 A PHY 从复位释放后,该位自动清 0;该位为 1 时,所有写操作无效 | R/W、SC | 0b |
| 0 | 数字复位(DIGITAL_RST):置 1 时复位整个芯片(PLL、端口 B PHY、端口 A PHY 除外);所有系统 CSR(NASR 类型位除外)复位;终止所有正在执行的 EEPROM 命令;芯片从复位释放后,该位自动清 0;该位为 1 时,所有写操作无效 | R/W、SC | 0b |
6.3 电源管理
器件集成多层级电源管理功能,支持芯片级、块级、端口级低功耗模式,可通过多种唤醒事件从低功耗状态唤醒,同时保留关键配置与寄存器数据,兼顾功耗优化与快速唤醒需求。电源管理核心目标为:在 EtherCAT 主设备未访问、链路无活动时降低功耗,且唤醒后快速恢复正常工作,不影响 EtherCAT 通信时序。
6.3.1 唤醒事件检测
器件持续监控各类唤醒源,检测到有效事件后触发唤醒流程,同时通过PME 引脚 或中断通知外部主机。所有唤醒事件可通过寄存器单独使能 / 禁用,未使能的事件不会触发唤醒。支持的唤醒事件分为以下类别:
- EtherCAT 相关唤醒
- EtherCAT 帧访问:检测到指向本器件的 EtherCAT 数据帧 / 命令帧
- 同步管理器看门狗唤醒:同步管理器看门狗超时触发
- EtherCAT 复位命令:主设备发送的 EtherCAT 复位序列
- 网络链路相关唤醒
- 链路状态变化:PHY 端口从无链路变为有链路(Link Up)
- 局域网唤醒(WoL):检测到匹配本机 MAC 地址的魔术包(Magic Packet)
- 广播唤醒:检测到以太网广播帧
- 精确目的地址唤醒:检测到目的 MAC 地址与本机完全匹配的以太网帧
- 外部引脚唤醒
- RST# 引脚触发:外部硬件驱动 RST# 引脚低电平
- 专用唤醒引脚:配置后的 GPIO / 功能引脚触发(需寄存器配置)
- 主机接口唤醒
- SPI/SQI 接口活动:检测到 SCS#/SCK 引脚的有效信号
- 主机总线接口(HBI)活动:检测到 CS/RD/WR 等总线信号的有效跳变
注:低功耗模式下,仅启用的唤醒源对应的检测电路保持工作,其余电路断电 / 降频,以最大化降低功耗。
6.3.2 唤醒通知与流程
- 唤醒通知方式
- PME 引脚:电源管理事件输出引脚,可配置为推挽 / 开漏输出,检测到唤醒事件时置为有效电平(极性可配),唤醒完成后自动恢复无效电平;支持线或连接,可与系统其他低功耗器件共享唤醒信号。
- 系统中断:唤醒事件触发后,置位对应中断状态位,若该中断使能,IRQ 引脚输出有效电平,主机可通过读取中断寄存器识别具体唤醒源。
- 通用唤醒流程 ① 检测到已使能的唤醒事件,立即激活电源管理模块;② 置位对应唤醒事件状态位,根据配置触发 PME 引脚 / IRQ 引脚;③ 按层级恢复各模块电源:先恢复时钟电路、核心控制模块,再恢复 PHY、EtherCAT 控制器、主机接口;④ 模块恢复完成后,清除唤醒状态位(部分需软件清 0),器件进入正常工作状态;⑤ 若唤醒后指定时间内无有效活动,可通过寄存器配置自动重新进入低功耗模式。
关键特性 :唤醒流程为硬件自动执行,无需主机干预,最短唤醒时间满足 EtherCAT 实时通信要求。
6.3.3 块级电源管理
块级电源管理针对器件内部独立功能块进行功耗控制,各功能块可单独进入低功耗模式,互不影响,适用于仅需关闭部分未使用功能的场景。支持独立电源管理的功能块包括:
- EtherCAT 内核模块(含 FMMU、同步管理器、分布式时钟)
- 两个以太网 PHY 端口(PHY A、PHY B)
- SPI/SQI 客户端接口
- 主机总线接口(HBI)
- EEPROM 控制器
- 通用定时器 / 自由运行计数器
- LED 驱动模块
块级低功耗模式规则:
- 各功能块的电源状态通过专用配置位控制,置位为 "低功耗",清 0 为 "正常工作";
- 功能块进入低功耗模式后,其内部寄存器保留数据(除非为易失性寄存器),恢复后无需重新配置;
- 若功能块为唤醒源之一,进入低功耗模式后,其唤醒检测电路仍保持工作;
- 依赖该功能块的其他模块,不会因该块低功耗而异常(硬件自动屏蔽无效访问)。
6.3.4 芯片级电源管理
芯片级电源管理为最高级别 功耗控制,关闭器件大部分核心电路(仅保留唤醒检测电路、电源管理模块、寄存器数据区),功耗降至最低,适用于长期无网络活动、主机无访问的场景。芯片级低功耗模式分为3 个等级,功耗逐级降低,唤醒时间逐级增加,用户可通过寄存器选择对应等级:
表格
| 功耗等级 | 关闭电路范围 | 保留电路 | 典型功耗 | 最短唤醒时间 |
|---|---|---|---|---|
| 1 级(轻度) | PHY 收发器、EtherCAT 数据处理模块、LED 驱动 | 时钟电路、EtherCAT 地址检测、主机接口检测、所有寄存器 | <5mA | <10μs |
| 2 级(中度) | 除唤醒检测、电源管理外的所有数字电路,PHY 完全断电 | 唤醒检测电路、电源管理模块、寄存器数据区、晶振(低速) | <1mA | <100μs |
| 3 级(深度) | 晶振停振,仅保留硬件唤醒检测电路(引脚 / RST#) | 硬件唤醒检测电路、电源管理模块、非易失性寄存器 | <100μA | <1ms |
芯片级低功耗模式关键规则:
- 进入条件:需通过电源管理控制寄存器置位 "芯片低功耗使能位",并选择功耗等级;
- 寄存器保留:所有系统 CSR、EtherCAT 寄存器、PHY 配置寄存器的数据均保留,恢复后直接使用,无需重新初始化;
- 唤醒源限制:等级 1/2 支持所有唤醒源,等级 3 仅支持硬件引脚唤醒(RST#/ 专用 GPIO) 和 EtherCAT 复位命令,网络相关唤醒(WoL / 链路变化)因晶振停振无法检测;
- 手动退出:除唤醒事件外,可通过主机接口(HBI/SPI)写入寄存器清 0 "低功耗使能位",强制退出低功耗模式。
6.3.5 电源管理寄存器
所有电源管理相关配置、状态均通过系统 CSR 中的电源管理寄存器组 实现,支持 HBI/SPI/SQI 直接访问,寄存器均为 32 位,复位后恢复默认值(默认禁用所有低功耗模式、唤醒事件)。核心电源管理寄存器包括:电源管理控制寄存器(PMT_CTRL) 、唤醒事件使能寄存器(WKE_EN) 、唤醒事件状态寄存器(WKE_STS) 、PME 引脚配置寄存器(PME_CFG),以下为核心寄存器详细定义:
6.3.5.1 电源管理控制寄存器(PMT_CTRL)
- 偏移地址:084h(兼容模式)/ 3084h(EtherCAT 直接映射模式)
- 位宽:32 位
- 类型:R/W(部分位为 RO/NASR)
- 核心功能:配置芯片级 / 块级低功耗模式、使能电源管理功能、指示器件就绪状态
| 位序号 | 位名称 | 功能描述 | 类型 | 默认值 |
|---|---|---|---|---|
| 31:16 | RESERVED | 保留位,写 0,读无定义 | RO | - |
| 15 | CHIP_PWR_LVL3 | 芯片级 3 级深度低功耗使能:1 = 使能,0 = 禁用;置位前需先置位 CHIP_PWR_EN | R/W | 0b |
| 14 | CHIP_PWR_LVL2 | 芯片级 2 级中度低功耗使能:1 = 使能,0 = 禁用;置位前需先置位 CHIP_PWR_EN | R/W | 0b |
| 13 | CHIP_PWR_LVL1 | 芯片级 1 级轻度低功耗使能:1 = 使能,0 = 禁用;置位前需先置位 CHIP_PWR_EN | R/W | 0b |
| 12 | CHIP_PWR_EN | 芯片级低功耗总使能:1 = 允许进入芯片级低功耗,0 = 禁用所有芯片级低功耗模式 | R/W | 0b |
| 11:8 | BLK_PWR_CFG | 块级电源管理配置位:每 1 位对应 1 个功能块,1 = 关闭该块电源,0 = 正常工作;位 11=EtherCAT 内核,位 10=PHY A,位 9=PHY B,位 8=SPI/SQI | R/W | 0000b |
| 7 | AUTO_PWR_ENTRY | 自动进入低功耗使能:1 = 无活动指定时间后自动进入芯片级低功耗,0 = 仅手动触发 | R/W | 0b |
| 6:4 | PWR_IDLE_TIMER | 自动低功耗空闲时间配置:000=10ms,001=50ms,010=100ms,011=500ms,100=1s,其余 = 保留 | R/W | 000b |
| 3 | PME_POLARITY | PME 引脚极性配置:1 = 高电平有效,0 = 低电平有效 | R/W | 0b |
| 2 | PME_MODE | PME 引脚输出模式:1 = 开漏输出(线或),0 = 推挽输出 | R/W | 0b |
| 1 | PME_EN | PME 引脚总使能:1 = 唤醒事件触发 PME 引脚,0 = 禁用 PME 引脚输出 | R/W | 0b |
| 0 | READY | 器件就绪状态位:1 = 器件已完成复位 / 唤醒,可正常访问;0 = 器件处于复位 / 低功耗恢复中,禁止访问(除专用寄存器) | RO/NASR | 0b |
注 :CHIP_PWR_LVL1/2/3不可同时置位,仅能选择其中一个等级;BLK_PWR_CFG 置位关闭功能块电源时,若该块为唤醒源,其唤醒检测电路仍工作。
6.3.5.2 唤醒事件使能寄存器(WKE_EN)
- 偏移地址:088h(兼容模式)/ 3088h(EtherCAT 直接映射模式)
- 位宽:32 位
- 类型:R/W
- 核心功能:单独使能 / 禁用各唤醒源,1 = 使能该唤醒事件,0 = 禁用,未使能的事件不会触发唤醒 / 中断 / PME
| 位序号 | 位名称 | 对应唤醒源 | 默认值 |
|---|---|---|---|
| 31:12 | RESERVED | 保留位 | 0b |
| 11 | WKE_ECAT_FRAME | EtherCAT 帧访问唤醒 | 0b |
| 10 | WKE_ECAT_WDG | 同步管理器看门狗唤醒 | 0b |
| 9 | WKE_ECAT_RST | EtherCAT 复位命令唤醒 | 1b(默认使能) |
| 8 | WKE_LINK_CHG | 链路状态变化(Link Up)唤醒 | 0b |
| 7 | WKE_WoL | 魔术包局域网唤醒(WoL) | 0b |
| 6 | WKE_BCAST | 以太网广播帧唤醒 | 0b |
| 5 | WKE_PERF_DA | 精确目的地址唤醒 | 0b |
| 4 | WKE_RST_PIN | RST# 引脚硬件唤醒 | 1b(默认使能) |
| 3 | WKE_GPIO | 专用 GPIO 引脚唤醒 | 0b |
| 2 | WKE_SPI_SQI | SPI/SQI 接口活动唤醒 | 0b |
| 1 | WKE_HBI | 主机总线接口(HBI)活动唤醒 | 0b |
| 0 | WKE_ALL | 所有唤醒源总使能:1 = 使能所有已单独置位的唤醒源,0 = 禁用所有唤醒源 | 0b |
6.3.5.3 唤醒事件状态寄存器(WKE_STS)
- 偏移地址:08Ch(兼容模式)/ 308Ch(EtherCAT 直接映射模式)
- 位宽:32 位
- 类型:RO/W1C(读仅查看,写 1 清 0,写 0 无效)
- 核心功能:指示当前触发的唤醒事件(置 1 表示该事件发生),需软件写 1 清 0,否则将持续触发中断 / PME
| 位序号 | 位名称 | 对应唤醒源 | 清 0 方式 |
|---|---|---|---|
| 31:12 | RESERVED | 保留位 | - |
| 11 | WKESTS_ECAT_FRAME | EtherCAT 帧访问唤醒 | W1C |
| 10 | WKESTS_ECAT_WDG | 同步管理器看门狗唤醒 | W1C |
| 9 | WKESTS_ECAT_RST | EtherCAT 复位命令唤醒 | W1C |
| 8 | WKESTS_LINK_CHG | 链路状态变化唤醒 | W1C |
| 7 | WKESTS_WoL | 魔术包 WoL 唤醒 | W1C |
| 6 | WKESTS_BCAST | 广播帧唤醒 | W1C |
| 5 | WKESTS_PERF_DA | 精确目的地址唤醒 | W1C |
| 4 | WKESTS_RST_PIN | RST# 引脚唤醒 | W1C |
| 3 | WKESTS_GPIO | GPIO 引脚唤醒 | W1C |
| 2 | WKESTS_SPI_SQI | SPI/SQI 接口唤醒 | W1C |
| 1 | WKESTS_HBI | HBI 接口唤醒 | W1C |
| 0 | WKESTS_ACTIVE | 唤醒活动状态位:1 = 器件处于唤醒流程中,0 = 唤醒完成 / 无唤醒事件 | RO(自动清 0) |
注:WKESTS_ACTIVE 为硬件自动清 0 位,唤醒流程完成后(器件就绪)自动置 0,无需软件操作。
6.3.5.4 电源管理寄存器访问规则
- 器件处于复位 / 低功耗恢复中(READY=0)时,仅可读取 PMT_CTRL、WKE_EN、WKE_STS,禁止写入所有电源管理寄存器;
- 写入电源管理寄存器后,需遵守5.4 节背对背周期限制,等待至少 45ns 再进行读操作,避免读取过时数据;
- 芯片级低功耗模式使能后(CHIP_PWR_EN=1),写入其他系统寄存器可能无效,需先退出低功耗模式;
- 所有电源管理寄存器的NASR 位不受软件复位影响,复位后仍保持复位前配置。
6.3.6 电源管理使用注意事项
- PHY 端口功耗:PHY 端口进入低功耗后,链路状态变为 Link Down,远端主设备会检测到链路断开,需在主设备配置中允许 "链路休眠",避免主设备判定器件离线;
- 唤醒时间匹配:EtherCAT 实时通信要求唤醒时间 < 100μs,建议优先使用**1 级低功耗模式**,禁用 3 级深度模式(唤醒时间 > 1ms);
- 寄存器保护 :低功耗模式下,所有寄存器数据保留,但易失性寄存器(如通用定时器计数、自由运行计数器)可能停止计数,恢复后需重新校准;
- PME 引脚线或:PME 引脚配置为开漏输出时,需外接上拉电阻(典型 10kΩ 至 VDDIO),确保多个器件线或时信号有效;
- 自动低功耗:启用 AUTO_PWR_ENTRY 时,需合理配置 PWR_IDLE_TIMER,避免因短时间无活动频繁进入 / 退出低功耗,导致通信延迟。
6.4 时钟、复位与电源管理总结
器件的时钟、复位、电源管理模块为整体稳定工作提供基础保障:
- 时钟系统以 25MHz 晶振为核心,通过 PLL 派生各模块时钟,支持时钟菊花链和输出,满足系统同步需求;
- 复位系统提供多层级复位方式,芯片级复位保证全器件初始化,单模块复位实现精准控制,且复位后配置带锁存、EEPROM 自动加载,简化系统初始化;
- 电源管理支持多层级、精细化功耗控制,兼顾低功耗与快速唤醒,丰富的唤醒源和灵活的通知方式,适配不同工业场景的功耗需求;
- 所有功能均通过寄存器可编程配置,且关键状态位(READY、WKESTS_ACTIVE)提供硬件指示,便于主机实时监控器件状态,简化软件设计。