项目报告

一、任务介绍

以太网SPI模块
题目要求：

1. 设计一款以太网SPI模块
2. 实现MCU通过SPI接口连接以太网
3. 包含：RJ45磁性插座（建议使用集成变压器的）、25MHz晶振和状态LED。

二、模块介绍

根据任务要求，本次我选用了 WIZnet W5500 芯片设计了一款以太网 SPI 接口模块。
该模块可实现 MCU 通过 SPI 接口快速访问 TCP/IP 硬件栈，从而支持 TCP、UDP、ICMP 等多种网络协议，广泛应用于工业物联网、远程监测和嵌入式服务器系统。

模块采用 带集成变压器的 RJ45 磁性插座，内置 LED 指示功能，并配合 25 MHz 有源晶振、差分网络阻抗匹配、3.3 V 稳压供电等外围电路，确保网络信号稳定可靠。

主要供电接口如下：

• VCC（3.3 V）：由主控板提供；
• GND：信号与电源地；
• SPI 接口信号： MOSI、MISO、SCLK、CS；
• RST、INT：模块复位与中断引脚；
• RJ45：标准 10/100 M 以太网口。

W5500芯片DigiKey链接:W5500 WIZnet | 集成电路（IC） | DigiKey

三、原理图与 PCB 模块介绍

1️⃣ 原理图

主要电路部分：

• W5500 主芯片：提供 SPI 接口与 MAC/PHY 功能；
• RJ45 磁性插座（带 LED）：完成网络差分隔离与指示；
• 25 MHz 晶振：为 W5500 提供系统时钟；
• 电源电路：3.3 V 稳压、去耦、电源滤波磁珠；
• 调试与复位电路：RST 上拉、电平检测、可外接 MCU 控制；
• LED 状态电路：链接 LINK 与 ACT 指示灯；
• 终端阻抗网络：49.9 Ω 匹配与 Bob-Smith 终端抑制共模干扰。

2️⃣ PCB 设计

PCB 采用 双面板设计，板卡尺寸约 55 mm × 31 mm。

布局要点：

• RJ45 接口 靠近板边，便于插拔；
• W5500 与 RJ45 差分线长度匹配，100 Ω 差分阻抗控制；
• 数字与模拟电源分区， AVDD 与 DVDD 之间通过磁珠连接；
• 电源去耦 就近放置 0.1 µF + 10 µF 组合电容；
• 机壳地 (Chassis GND) 独立铺铜；
• LED、RST、INT 接口 引出至排针，方便主控控制。

3️⃣ 模块结构说明

W5500 模块通过标准 2 × 5 Pin 排针接口与 MCU 相连，可直接插接到主控板扩展口中。
SPI 时钟可达 80 MHz，模块内部具备 32 KB 缓冲区，可同时支持 8 个 Socket 连接。

模块上配有两颗 LED：

• LINK (绿) — 网络连接指示；
• ACT (黄) — 数据活动指示。

4️⃣ 3D 效果图

RJ45 接口采用垂直安装方式，利于外壳预留窗口。
模块整体布局紧凑，电源与高速区分离，信号走线平衡，适用于教学、实验与工业嵌入系统。

四、模块主要性能指标与管脚定义

1️⃣ 主要性能指标

2️⃣ 管脚定义

五、板上设置及标识

六、eZ-PLM 系统管理截图说明

使用了eZ-PLM系统上传了自己的工程文件，方便保存记录各个版本，也可随时查阅，系统里查阅不到的物料也支持手动添加。

七、心得体会

通过本次以太网 SPI 模块设计，我系统掌握了 W5500 芯片的外围电路结构和高速 SPI 布线原则。
在设计中，我重点学习了以下经验：

1. 差分阻抗控制：RJ45 与 W5500 间差分线保持 100 Ω 阻抗、等长、同层；
2. 机壳地隔离：RJ45 金属外壳采用独立 Chassis GND，有效抑制 EMI 干扰；
3. 电源净化：采用 磁珠+多级去耦电容 为 AVDD 提供低噪声电源；
4. 模块化封装：标准 2×5 SPI 接口便于与 STM32、ESP32 等主控配合使用。