ADSL/Cable路由器的應(yīng)用和普及隨著寬頻上網(wǎng)的普及和價(jià)格的下降，越來越多的中小企業(yè)和家庭使用ADSL或CableModem來上網(wǎng)。在此情況下，為使企業(yè)或家中多臺電腦組成的小型局域網(wǎng)接入互聯(lián)網(wǎng)，使用ADSL/Cable路由器是最佳選擇。ADSL/Cable路由器可支持多達(dá)二百多個(gè)用戶，可配置為DHCP服務(wù)器，且可作為您的局域網(wǎng)上唯一能被外部識別的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)；您還可以通過配置限制內(nèi)部用戶訪問互聯(lián)網(wǎng)，路由器內(nèi)建的防火墻還可以抵御黑客的入侵。
ADSL/Cable路由器的安裝和使用非常簡單。以ADSL路由器為例，當(dāng)您申請了ADSL上網(wǎng)后，ISP會為您安裝好ADSLModem，您只需要將ADSLModem的以太網(wǎng)接口連接至ADSL路由器的WAN（廣域網(wǎng)）接口，再將ADSL路由器的LAN（局域網(wǎng)）接口連接到集線器或交換機(jī)或直接接電腦即可。下面是ADSL路由器連接示意圖：
既然ADSL/Cable路由器功能強(qiáng)大，使用方便，它的內(nèi)部構(gòu)造如何，又是怎樣工作的呢？下面以臺灣產(chǎn)EA-2204型ADSL/Cable路由器為例，給大家詳細(xì)介紹，希望大家通過本文，能理解ADSL/Cable路由器的基本知識。
一、EA2204路由器的主要性能特點(diǎn)
EA-2204型ADSL/Cable路由器的主要功能特點(diǎn)如下：
★可連接ADSL/CableModem或以太主干網(wǎng)
★內(nèi)建4個(gè)10/100M交換機(jī)端口
只用一個(gè)IP地址就能把您的全部電腦連接到國際互聯(lián)網(wǎng)
★可通過內(nèi)部局域網(wǎng)上任何一部電腦用瀏覽器（IE）進(jìn)行配置
★建立防火墻防止黑客入侵
★可同時(shí)作為DHCP服務(wù)器和用戶端
★管理人員可控制特定內(nèi)部用戶訪問互聯(lián)網(wǎng)
二、外觀及接口
上圖為EA-2204的前面板，通過面板指示燈，您可以了解路由器目前的連線狀態(tài)，下面的表格所示為各指示燈名稱及狀態(tài)說明：
指示燈說明
POWER電源指示
WANLink表示廣域網(wǎng)接口正確連接
RxD顯示廣域網(wǎng)接口正在接收
TxD顯示廣域網(wǎng)接口正在發(fā)送
SerialData閃爍代表ASYNC接口正在發(fā)送或接收
DCDASYNC接口接56KModem或ISDNTA時(shí)，該燈亮
1Link表示局域網(wǎng)接口正確連接，該燈閃爍時(shí)表示正在接收或發(fā)送
2ACT
3100表示10/100Mbps傳輸模式
410
LANFDX表示全雙工模式
燈號COL
下圖所示為EA-2204的背板：
標(biāo)識說明
LAN10/1001、2、3、4連接到10/100BaseT以太網(wǎng)注：1號接口為Uplink
Uplink/Normal轉(zhuǎn)換開關(guān)。如要直接連接電腦，需將控制開關(guān)撥至Normal位置，連接集線器或交換機(jī)，需將開關(guān)撥到Uplink位置。
Reset復(fù)位鍵。注意：當(dāng)按下該開關(guān)3秒種后，路由器中您設(shè)定的資料將被刪除。
Serial連接56KModem或ISDNTA
WAN連接ADSLModem或CableModem
5VDC5VDC/2.0A電源插孔，連接市電電源適配器
三、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及電路分析
要想認(rèn)識ADSL/Cable路由器，我們先來查看路由器內(nèi)部結(jié)構(gòu)全貌，再詳細(xì)了解各塊電路的工作原理。EA-2204的內(nèi)部構(gòu)造十分簡單，只有一塊線路板，外觀及主要部件名稱如上圖所示。下面對其分別詳盡解釋，以便您能更好地了解。
1、EA-2204電路框圖
從電路框圖看，外置的AC/DC電源適配器將市電變換成直流，再經(jīng)過DC穩(wěn)壓濾波給整個(gè)電路提供5V和3.3VDC穩(wěn)定工作電源。時(shí)鐘電路為CPU、RAM和各種控制芯片提供7.372M、20M、25M、50M的工作時(shí)鐘信號。EA-2204核心是一顆ARM7處理器，通過系統(tǒng)總線連接FLASH和SDRAM，路由器上電后，CPU從FLASH中讀取程序和配置數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化，SDRAM為程序運(yùn)行和數(shù)據(jù)處理提供臨時(shí)存儲空間。CPU復(fù)位電路在系統(tǒng)上電或電源異常又恢復(fù)時(shí)使CPU自動復(fù)位，用戶在必要時(shí)可通過按后面板上的復(fù)位開關(guān)來使CPU復(fù)位。CPU控制廣域以太網(wǎng)控制芯片，通過一個(gè)RJ-45接口或RS232接口，連接國際互聯(lián)網(wǎng)來處理數(shù)據(jù)。一個(gè)4端口交換控制器，通過四個(gè)RJ-45連接局域網(wǎng)集線器、交換機(jī)或連接電腦，直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換或通過CPU控制與廣域網(wǎng)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
下面對各部分詳細(xì)介紹。
2、電源電路
EA-2204路由器采用外置電源適配器連接市電供電。該電源適配器內(nèi)部采用開關(guān)電源，具有AC電壓適應(yīng)范圍寬、重量輕、輸出電壓穩(wěn)定、效率高等特點(diǎn)。它適用于世界各地區(qū)，可以在市電電壓95V到240V范圍正常工作，提供5V直流穩(wěn)定輸出。
5V直流經(jīng)路由器背板電源插座輸入，經(jīng)過電感濾波，分兩路給整個(gè)電路供電。一路直接供給工作電壓為5V的電路，另一路通過集成電路PJ1084進(jìn)行電壓變換，得到部分電路工作所需要的3.3V電壓。
PJ1084是一種低壓差的線性電壓調(diào)整集成電路。其主要參數(shù)如下：
電壓輸入：最大12V
輸出電流：最大5A
輸出電壓：通過外部電路可調(diào)，固定2.5V或3.3V
輸入輸出電壓差：最大1.3V
穩(wěn)壓精度：1％
該穩(wěn)壓集成電路有TO-220和TO-263兩種封裝，TO-220在功耗較大時(shí)可加裝散熱片，TO-263是貼片型封裝，因EA2204的電路功耗較小（實(shí)測工作電流僅500mA），所以使用的是TO-263封裝，直接貼裝在PCB上即可。
3、復(fù)位電路
CPU復(fù)位電路分為2部分，一是在系統(tǒng)上電或電源異常又恢復(fù)時(shí)使CPU自動復(fù)位；另一部分是在軟件運(yùn)行異常出現(xiàn)系統(tǒng)死機(jī)的情況下，用戶可通過按后面板上的復(fù)位開關(guān)來使CPU復(fù)位。
復(fù)位信號是由一個(gè)十分簡單的RC電路、按鈕開關(guān)來產(chǎn)生。當(dāng)系統(tǒng)上電或人為按下復(fù)位開關(guān)，會產(chǎn)生一個(gè)低電平脈沖，該脈沖經(jīng)過數(shù)字門電路整形后使CPU復(fù)位，進(jìn)行初始化。
HC132是一CMOS邏輯門電路，工作電壓2－6V，其輸入/輸出的邏輯關(guān)系如下圖表所示：
在路由器電路中，利用門電路的輸入高電平有電壓最小值、輸入低電平有電壓最大值的特點(diǎn)和門電路的整形作用，與周邊二極管和電容、電阻組成上電脈沖產(chǎn)生電路，產(chǎn)生系統(tǒng)復(fù)位脈沖信號。
4、時(shí)鐘信號
EA-2204電路中，共用了4個(gè)晶體振蕩器，分別提供各部分IC工作所需的時(shí)鐘信號。
50M―CPU電路S3C4510B01主時(shí)鐘25M―交換控制器RTL8305S時(shí)鐘
20M―以太網(wǎng)控制器RTL8019AS時(shí)鐘
7.372M―異步串口通信芯片TG16C550CJ時(shí)鐘
5、CPU
EA-2204路由器的核心是一顆韓國三星電子生產(chǎn)的S3C4510B―16/32位RISC（精簡指令集計(jì)算機(jī)）微控制器。該微控制器專為以太網(wǎng)通信系統(tǒng)的集線器和路由器而設(shè)計(jì)，具有低成本和高性能的特點(diǎn)。
S3C4510B中內(nèi)置了ARM公司設(shè)計(jì)的16/32位ARM7TDMI處理器，其內(nèi)部框圖如下：
由圖可見，S3C4510B提供了8K字節(jié)的Cache（高速緩存）和以太控制器，內(nèi)置2通道的HDLC（高級數(shù)據(jù)鏈路控制），2個(gè)UART（通用異步收發(fā)）通道，內(nèi)置32位定時(shí)器和18個(gè)通用可編程I/O端口。S3C4510B內(nèi)部采用32位系統(tǒng)總線，有I2C接口，還集成了中斷控制器、DRAM/SDRAM控制器、ROM/SRAM和閃存控制器。以上功能特點(diǎn)均集成在此單芯片中，作為路由器的核心，可大大減少系統(tǒng)成本。
軟件方面，S3C4510B因內(nèi)置ARM7TDMI核，可以執(zhí)行32位的ARM指令，也可執(zhí)行16位的THUMB指令。
S3C4510B采用3.3V電壓供電，208腳的QFP封裝，操作頻率最高達(dá)50MHz。EA-2204中采用50MHz外部頻率，因S3C4510B內(nèi)部有鎖相環(huán)電路可將外部振蕩頻率提升5倍作為內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘，所以內(nèi)部最高頻率實(shí)際上已達(dá)250MHz！
6、FLASH閃存
S3C4510B使用8/16/32位的外部總線，可支持ROM、SRAM、閃存、DRAM。EA-2204路由器使用EON公司的閃存EN29-F040-70J存儲數(shù)據(jù)。該芯片在PCB上使用插座安裝，而不是直接焊接到PCB上，是方便生產(chǎn)過程中將程序數(shù)據(jù)先寫入芯片，再將芯片裝入插座中。該芯片需重寫數(shù)據(jù)或出現(xiàn)問題，更換起來也容易。
7、SDRAM
S3C4510B支持EDO內(nèi)存和普通的SDRAM。EA-2204中使用了2顆ESMT公司的M12L16161C―――512K字節(jié)、16位、2Banks同步SDRAM。該SDRAM采用3.3V供電，自動自主刷新，刷新周期為32毫秒，接口為LVTTL電平，采用CMOS工藝制程，50TSOP封裝。細(xì)心觀察可見該2顆SDRAM上有“－6T”字樣，表示其最高工作頻率可達(dá)166MHz。
8、以太網(wǎng)控制器
以太廣域網(wǎng)控制電路通過系統(tǒng)總線連接微控制器，通過RJ45和雙絞線連接廣域網(wǎng)（WAN），該部分電路還提供RS-232串口連接廣域網(wǎng)，電路的核心是以太網(wǎng)控制芯片RTL8019AS和異步通信控制芯片TG16C550CJ。
RTL8019AS中集成了16K字節(jié)的SRAM和全雙工以太網(wǎng)控制電路，兼容EthernetII和IEEE802.3、10BASE-T等協(xié)議，支持全雙工和即插即用功能。還有一個(gè)重要特點(diǎn)是通過連接EEPROM可在線編程，在工廠生產(chǎn)PCBA組裝時(shí)，先將空白內(nèi)容的EEPROM裝到PCB上，在出廠前將工廠設(shè)置數(shù)據(jù)寫入其中，方便了生產(chǎn)。
EA-2204路由器中使用臺灣HOTEK公司的串行EEPROM芯片HT93LC46，其容量為1K，可重復(fù)寫10萬次以上，通過芯片時(shí)鐘、數(shù)據(jù)出入/輸出共3根線即可控制其讀寫，用微控制器操作非常方便。
EPM3032ALC44-10是一種電可編程的邏輯電路，內(nèi)含32單元、600門、34個(gè)I/O口。通過PCB上預(yù)留的插頭接口，在工廠生產(chǎn)過程中，對該芯片進(jìn)行編程，使之實(shí)現(xiàn)特定的邏輯功能（代替很多通用門電路，節(jié)省空間且具有保密作用，如在不同通信狀態(tài)下驅(qū)動LED顯示等）。
EA－2204路由器還提供了RS-232接口，以方便在ADSL斷線時(shí)連接56KModem或ISDNTA上廣域網(wǎng)。RS232串口的通信主要通過異步通信芯片TG16C550CJ和232接口芯片HIN208CB來完成。
TG16C550CJ工作于交替模式（先進(jìn)先出），將接收的CPU數(shù)據(jù)進(jìn)行并行－串行轉(zhuǎn)換后通過232電平轉(zhuǎn)換發(fā)送至串口MODEM；或?qū)拇诮邮盏臄?shù)據(jù)進(jìn)行串行－并行轉(zhuǎn)換，發(fā)送給CPU進(jìn)行處理。其內(nèi)置一個(gè)可編程的波特率發(fā)生器，根據(jù)外接晶體振蕩頻率（EA2204中使用的是7.372M）進(jìn)行分頻得到所需的各種串行通信速率。
HIN208CN的作用是RS232接口電平轉(zhuǎn)換。因TG16C550CJ異步通信芯片工作電壓為5V，為了提供RS232接口，必須將信號進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換到12V左右。HIN208CN內(nèi)含電壓變換電路，通過外接4個(gè)0.1微法的電容，可將電壓由單5V變換到雙10V，滿足RS232串口通信的要求。
9、交換控制器
EA-2204路由器提供有4個(gè)LAN端口，可連接到10/100BaseT以太網(wǎng)，各端口之間有交換功能。交換控制芯片采用臺灣瑞昱公司最新設(shè)計(jì)的5端口10/100Mbps高速以太網(wǎng)絡(luò)交換器RTL8305S。該芯片集成了5個(gè)MAC（媒體存取控制器）、5個(gè)實(shí)體層收發(fā)器、1M位的SRAM和1K個(gè)MAC地址記憶區(qū)，適合局域網(wǎng)的交換器、廣域網(wǎng)的路由器的應(yīng)用。
RTL8305S的每一個(gè)端口均可支持100Mbps的100BASE-TX高速以太網(wǎng)傳輸或10Mbps的10BASE-T的以太網(wǎng)傳輸。在EA-2204路由器電路中，其第5端口設(shè)定為一個(gè)MII（獨(dú)立媒體接口）來銜接微控制器S3C4510B中的以太網(wǎng)控制器。RTL8305S提供自動協(xié)商電路，自動設(shè)定是100Mbps或10Mbps、全雙工或半雙工工作和是否進(jìn)行流量控制。
RTL8305S的一個(gè)重要特點(diǎn)是提供了連接（LINK）、激活、沖突、全雙工、10Mbps或100Mbps的指示燈功能。通過LED顯示，使用者很容易判斷網(wǎng)絡(luò)的連接狀態(tài)。RTL8305S集成度高，耗電小，采用128腳的PQFP封裝，如上圖所示。
下圖為RTL8305S連接局域網(wǎng)的示意圖，圖中所示為一個(gè)LAN端口，EA-2204共4個(gè)LAN端口。左邊為RTL8305S，中間為隔離變壓器，右邊為RJ45插座，通過雙絞線連接到局域網(wǎng)。
10、10/100BASE-T4端口磁性組件和10BASE-T濾波器
如圖所示，在4個(gè)交換端口與交換控制芯片之間，需要接入10/100BASE-T專用隔離變壓器，其型號為LANKom公司的SQ-H44R，該模塊中共有4通道（8路，每通道2路，一路接收，一路發(fā)送，每通道對應(yīng)一個(gè)RJ-45端口）。
每路的作用有兩個(gè)：一是將路由器和局域網(wǎng)間的直流連接隔離，絕緣電壓可達(dá)1500V（有效值）；另一個(gè)是傳輸信號，傳輸比為1：1。此外，每一路內(nèi)部均接有互感器以消除共模信號，防止干擾造成信號錯誤。
LF-161C為一通道（2路）10BASE-T濾波器，用于連接ADSL調(diào)制解調(diào)器至廣域網(wǎng)的端口。除將路由器和Cable/ADSL調(diào)制解調(diào)器間的直流連接和傳輸信號之外，每一路內(nèi)部均接有互感器和多級LC濾波電路以消除干擾，防止信號錯誤。
11、LED顯示
EA-2204路由器設(shè)有多個(gè)LED指示燈，用來指示電路工作狀態(tài)。如上圖所示，其LED采用貼片元件，SMT工藝可大大提高生產(chǎn)效率。同時(shí)，為了使整機(jī)裝配完成后面板上能看到LED發(fā)光狀態(tài)，采用了靈巧的設(shè)計(jì)，用透明塑料作成類似光纖傳導(dǎo)體，將光透到機(jī)殼外。
12、RJ－45接口及雙絞線
EA-2204路由器的以太網(wǎng)10/100BASE-T接口均使用RJ45連接器。如下圖所示為母端插座，其接線共有8根，編號1－8。
RJ45電纜端接頭為公插頭，下圖所示為實(shí)物圖。
標(biāo)號名稱顏色描述
1TX+白底橙紋發(fā)送數(shù)據(jù)正
2TX-橙色發(fā)送數(shù)據(jù)負(fù)
3RX+白底綠紋接收數(shù)據(jù)正
4N/C藍(lán)色未連接
5N/C白底藍(lán)紋未連接
6RX-綠色接收數(shù)據(jù)負(fù)
7N/C白底棕紋未連接
8N/C棕色未連接
以上為電纜端8根接線的用途，在HUB端，TX和RX需調(diào)換過來。
