無網口MCU聯網還只盯著W5500？

提到高性能的網絡解決方案，W5500無疑是業內的“老面孔”。當MCU自身沒有以太網接口，同時又需要聯網時，就可以外加這么一顆芯片實現接入以太網的功能。

前段時間剛好有產品開發需要此類功能芯片，找以太網產品開發老手取經，評價也比較中肯：十多年老產品了，性能可靠，但一直原地踏步，沒有升級。不過技術迭代與市場需求從未停步，用戶對網絡性能、功耗、設計便捷性以及成本的要求不斷提高，再加上工控設備元器件供應的多樣化和國產化趨勢盛行，老友還是推薦了市場同款以太網協議棧芯片：CH394Q。它不僅涵蓋了W5500的諸多優點，還在某些方面進行了優化和創新。

沁恒的產品我用的不少，以太網產品還是第一次接觸，借著項目開發，順帶著和大家從頭開始盤盤，從選型到應用。以太網產品這塊鮮有廠家能夠自研PHY+自研MAC+自研協議棧開發成套產品，去沁恒官網看了下，以太網產品線還是很全的。 

協議棧芯片將整個以太網功能最核心的三大塊：PHY、控制器、協議棧從MCU上獨立出去，僅需簡單的指令配置或調用現成的接口即可實現以太網通信。由于內置了協議棧，MCU上不需要做協議棧的移植、開發和測試。只需要告訴協議芯片，與哪個IP地址的哪個端口建立套接字，使用TCP還是UDP等形式收發數據就可以，特別省事，而且網絡兼容性有保障。

從核心功能定位上看，CH394Q與W5500高度相似：它們都是面向無內置以太網接口MCU的、集成了10/100Mbps MAC+PHY和硬件TCP/IP協議棧的SPI接口芯片，個別技術特性存在差異：

• 外圍電路簡化：CH394與W5500兩者PCB引腳兼容，但部分外圍元器件有區別。W5500的PHY接口采用電流驅動，應用時需在網絡變壓器的中心抽頭連接電源，同時需外接50Ω匹配電阻。CH394采用電壓驅動，PHY接口設計更為簡潔，內置了所有電阻，網絡變壓器抽頭不接電源，只需接電容，實測懸空也能用。這明顯減少了外圍元件數量和PCB布局的復雜度。
• Auto-MDIX：CH394支持端口自動翻轉(Auto MDI/MDIX)，連接設備時，無需區分使用交叉線還是直連線，芯片能自動檢測并調整線序，極大提高了連接的便利性和容錯率。
• 接口電壓靈活性：CH394的SPI接口電壓范圍更寬（1.2-3.3V），可與低功耗MCU直連，無需額外的電平轉換芯片。
• IPv6模式協議支持：CH394Q支持IPv4模式和IPv6模式，W5500僅支持IPv4模式。
• 功耗表現：百兆通訊下CH394的功耗電流只有W5500的六成，發熱量也更小。這對功耗敏感或散熱受限的應用（如電池供電設備、小型密閉空間設備）是一個重要考量。
• 內置MAC地址：CH394芯片出廠時已預燒錄了全球唯一的MAC地址，省去了開發者額外存儲、配置或購買帶MAC型號的步驟，簡化了生產流程
• 網絡傳輸速度：CH394與W5500手冊標稱最高SPI主頻分別是62MHz和80MHz，CH394實測網絡傳輸速接近54Mbps（下附實測截圖）。W5500官網標注信息為最高至50Mbps（網上流傳為25）？

CH394Q原理圖如下：

對比下W5500的原理圖：省去了50R的匹配電阻和晶振的負載電容。

手頭剛好有塊之前用剩的高速USB MCU CH32V305，配上CH394Q做了一個測試demo板。

結合例程來測一下速度，以下均為MCU主頻120MHz,在60MHz SPI測試結果：

1.TCP單socket 8k收發

2.TCP單socket 8k單發

3. TCP單socket 8k單收

4. UDP單socket 8k單發

實測分析：雖然W5500標稱SPI頻率更高（80MHz），但其實際網絡傳輸效率可能受內部架構（如協議棧處理、緩沖區管理、SPI等待周期）限制，等待較多浪費了80MHz的SPI帶寬。相比之下，CH394Q等待較少，數據包一個接著一個，在標稱的62MHz SPI下，實測速率接近理論上限。這八成是得益于他們家常說的：“自研PHY+自研MAC+自研協議棧，打通了上下垂直層次，內部銜接緊密，并行程度高”，所以實際速度高，功耗低。

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