现在，在局域网内部，计算机接入局域网的传统办法是经过在计算机主板上装置以太网卡来完结网络的互联。这种接入办法需求计算机主板上有搁置的ISA或许PCI插槽，还需求上级网络设备有满意的接口支撑。当上级网络设备的下行接口数量不行时，有必要在这个网络设备下面添加集线器（HUB）或许交流机（Switcher）。
针对这种状况，本文提出了一种多通用串行总线（USB）接口的局域网接入适配器。它将传统意义上的多块以太网卡和集线器的功用集于一身，使多台计算机能够用各自的USB接口衔接到上级网络设备的一个下行接口，并在内部选用了比集线器功用更为更强壮交流操控器，对各接口的数据流量加以操控，确保可靠地运转。
与传统的经过以太网卡的局域网接入办法相比较，这种经过USB接口的局域网接入办法具有许多长处：装置简洁，支撑热插拔，并且不需求在计算机内部装置以太网卡，尤其在主板插槽严重时节省了资源。
1 体系硬件组成
本文所述的体系完结了对四路USB接口的局域网接入。图1是整个体系的硬件组成框图。
1.1 物理层
物理层芯片衔接上级网络设备的下行RJ45接口和交流操控器。本文所述体系用台湾REALTEK公司的RTL8204芯片完结。这块芯片是一块高度集成的10BASE-T/100BASE-TX/FX的以太网收发芯片。RTL8204包含了四个独立的通道，能够一起收发四路以太网信号，每路通道都集成了4B5B编解码器、曼彻斯特编解码器、加扰器、解扰器、输出驱动、输出波形构成、滤波、数字自习惯均衡和锁相环模块。但在本体系中只用了一路衔接外部局域网。与一般物理层芯片所具有的质独立（MII）接口相比较，RTL8204使用了相对简略的简化介质独立（RMII）接口向上与MAC层进行衔接。这种RMII接口省掉了MII接口中的许多操控信号和数据信号，将15位信号减到了7位，简化了硬件的规划作业[3]。
1.2 交流操控器
本体系选用的交流操控器是台湾REALTEK公司的RTL8308B芯片。这是一块具有8端口10Mbps/100Mbps的交流操控器。它对各个端口的数据进行处理并交流，并对各端口的流量加以操控。RTL8308B每个端口都能够处理10Mbps或许100Mbps的数据，能够作业在全双工或许半双工形式下。与RTL8204相同，RTL8308B的接口也是RMII接口，硬件规划十分便利。
RTL8308B片内集成有2MB的DRAM。能够用作数据包的缓存。RTL8308B支撑IEEE802.3x全双工流量操控和半双工撤退压力算法、地址学习算法、播送风暴操控和环路测验功用。RTL8308B片外用一片串行EEPROM 24LC02B完结对芯片的装备[4]。
1.3 USB转化芯片
USB转化芯片对USB接口的数据、操控信号和RMII接口的数据、操控信号进行转化。本体系选用台湾ASIX公司的AX88170作为USB协议转化芯片。这块芯片片内5KB×16bit的SRAM，内部对数据进行USB协议和网络协议转化。它支撑USB1.1规范，并可衔接依据IEEE 702.3或IEEE 802.3u以太网协议下的10Mbps/100Mbps网络，并且在支撑MII接口的一起，还支撑简略的RMII接口，便利硬件的规划。
AX88170片外用一片串行EEPROM 93LC56完结对芯片的装备[5]。
1.4 通用串行总线（USB）接口
通用串行总线（USB）设备在即插即用的特性上能够较好地满意用户使用便利的要求。USB规范现在有两个版别：1.1和2.0。现在，绝大多数计算机主板还只是支撑USB 1.1规范的最高12Mbps速率，所以本体系是针对USB 1.1规范进行的[1]。
2 硬件装备
2.1 RTL8308B的装备
交流操控器RTL8308B的合作是经过芯片在上电时读取串行EEPROM 24LC02B及某些操控引脚的电平来完结的。这其间包含播送操控使能、半双工撤退压力函数使能、全双工流量操控、环路监测函数使能位、CRC校验答应位、Hash算法使能位等。对这些操控位的使能，本体系视需求而定，这儿不再逐个叙说。
此外，十分重要的是挑选好RTL8308B的物理端口，并设置好其对应的物理地址。假如物理地址没有设置正确，交流操控器将能正常地从衔接端口交流数据。在本体系中，依据芯片手册要求及实际需求，选取C端口衔接RTL8204的C端口，E、F、G、H别离衔接4片USB转化芯片AX88170。在EEPROM 24LC02B内设置好物理端口对应的物理地址，使RTL8308B的A端口到H端口对应着物理地址08H～0FH。
2.2 RTL8204的装备
RTL8204的体系装备经过读取某些操控引脚上电时刻的电平来完结。RTL8204在上电时读取对应的引脚电平，并将其状况写入自己的内部寄存器中。这些操控引脚包含速率的挑选（10Mbps/100Mbps）、全双工/半双工的挑选以及主动洽谈的使能。本体系挑选了主动洽谈作业办法，使RTL8204能够主动地与传输办法不知道的上级网络设备洽谈物理层信号的传输办法。
降此以外，对RTL8204最重要的装备是其端口的物理地址的设备。本体系用RTL8204的C端口衔接RTL8308B的C端口，要求这两个端口的物理地址共同。前文所述，RTL8308B的C端口地址应为0AH，所以，应该将该RTL8204的C端口地址设置成为0AH，详细设备办法能够参考文献[3]。
2.3 AX88170的体系装备
USB转化芯片AX88170的数据接口能够挑选MII接口或许RMII接口，本体系挑选了规划较为简略的RMII接口。AX88170还能够作业在PHY形式或许MAC形式下，在本体系中，RTL8308B作业在MAC层，对其他芯片的传输办法进行操控。所以，这儿需求将MX88170设置为作业在PHY形式下。
和前所述的REL8204、RTL8308B相同，AX88170的物理地址的设置也要与RTL8308B的设置相共同。本文中的4片AX88170别离与RTL8308B的E、F、G、H端口衔接，所以对应的物理端口地址应该别离设置为0CH、0DH、0E和0FH。
除此之外，在存储AX88170操控信息的EEPROM93LC56中，还存储这个端口的MAC地址。这儿4个MAC地址和RTL8308B的MAC地址的挑选应该防止本身的重复，并且不应与现有局域网里的MAC地址重复。
2.4 其它操控信号
整个体系的复位信号的重要性显而易见，除了每片芯片都有各自最小时刻的要求外，交流操控器RTL8308B还要求在复位后完结重新装备的时刻不能早于其他物理层芯片（即RTL8204和4片MX88170）的装备暗。也就是说，RTL8308B的复位时刻不能短于其他物理层芯片的复位时刻。所以本体系还选用了MAXIM的MAX809芯片用作一切芯片的复位信号，既确保了复位信号的单稳的可靠性，也确保了RTL8308B和其他物理层芯片的复位时刻是持平的。
在本体系中，时钟信号成为重要，特别是50MHz的时钟信号。50MHz时钟信号需求衔接到RTL8308B、RTL8204和4片MX88170的RMII接口，需求满意的驱动才能，并且它们之间的相位差要满意小才能够确保传输的可靠性。本体系选用了IDT公司的49FCT3805（1：5时钟驱动芯片）对时钟信号添加了驱动力，并增大了扇出。
3 测验程序和驱动程序
为了便利硬件的调试，还需求编写简略的测验程序来调试体系。除规范USB指令外，AX88170厂家供给了关于MX88170的特别指令，包含读写EEPROM、读写片内收发存储器、读写内部其他操控寄存器等，便利了体系的调试。因为MX88170芯片的厂商免费供给了其在Windows 98、Windows 2000和Windows Me下的驱动程序，所以本体系只是编写了简略的USB设备的测验程序，首要用来调试AX88170的作业状况。图2给出了程序的流程图。程序初始化后翻开方针设备，然后读取设备标识和装备标识并判别。假如正确，则持续读取设备标识和装备标识并判别。假如正确，则持续读取EEPROM里的MAC地址和物理端口地址，之后向MX88170的片内发送SRAM和接纳SRAM读写数据，假如成果正确即证明AX88170现已能够正常作业。MX88170完好的驱动程序由芯片厂端免费供给。
经过测验，本体系作业功能安稳。
本体系用于办公室或实验室环境下的计算机组网，支撑IEEE 802.3的10Mbps/100Mbps以太网规范，兼容全双工和半双工网络。图3为它的使用实例，它能够将4台电脑经过USB接口衔接在一起，并与局域网相连，然后完结多台计算机的信息交流、资源共享。各用户终端能够经过本设备衔接至局域网，进而与Internet网络相连。
体系下一步的改善首要针对两个方面：一是高速的USB 2.0协议；二是添加USB接口数量，使其能习惯更高速更杂乱的网络。
与传统的用以太网卡的局域网接入办法相比较，使用本文的USB接口以太网适配器接入较为灵敏、便利，并且本钱低价，具有杰出的市场前景。
