# Microchip 10BASE-T1S PHY 완전 정리 — LAN865x/LAN867x 시리즈
Microchip Technology는 10BASE-T1S 시장에서 가장 넓은 제품 포트폴리오와 개발 지원 생태계를 갖춘 기업이에요. LAN865x MACPHY 시리즈와 LAN867x 순수 PHY 시리즈를 통해 다양한 응용을 커버하며, MPLAB Harmony 프레임워크와 연동되는 풍부한 소프트웨어 지원이 강점이에요.
이 글에서는 Microchip의 10BASE-T1S PHY 제품 라인업을 상세히 분석하고, 개발 환경 구성과 드라이버 활용 방법을 안내할게요.
## Microchip 10BASE-T1S 제품 라인업 전체 개요
### MACPHY 시리즈: LAN865x
LAN865x 시리즈는 MAC과 PHY를 통합한 MACPHY 제품군으로, SPI 인터페이스로 MCU와 연결해요.
**LAN8650**: 상업용(Commercial) 등급의 10BASE-T1S MACPHY예요. 동작 온도는 -40°C ~ +85°C이며, 소비 전력이 낮아 산업용 IoT나 소형 임베디드 시스템에 적합해요.
**LAN8651**: LAN8650의 자동차 등급 버전이에요. 동작 온도 -40°C ~ +125°C, AEC-Q100 Grade 1 인증으로 자동차 ECU 설계에 직접 사용할 수 있어요. 두 제품 모두 핀 호환이어서 같은 PCB 레이아웃에서 상황에 따라 교체 사용이 가능해요.
공통 특징으로는 OPEN Alliance TC6 호환 SPI 인터페이스, 내장 PLCA 기능, IEEE 802.3cg 완전 준수, QFN-40 패키지(6mm × 6mm) 등이 있어요.
### 순수 PHY 시리즈: LAN867x
LAN867x 시리즈는 MAC 없이 PHY 기능만 제공하는 순수 PHY 제품군이에요. RMII 인터페이스로 이더넷 MAC 내장 MCU에 연결해요.
**LAN8670**: 상업용 등급의 10BASE-T1S PHY예요. RMII 인터페이스와 MDIO 관리 인터페이스를 제공해요.
**LAN8671**: LAN8670의 자동차 등급 버전으로, -40°C ~ +125°C 동작 온도와 AEC-Q100 Grade 1 인증을 갖추고 있어요. Linux 커널 공식 드라이버(lan87xx.c)가 제공되어 임베디드 Linux 시스템에서 쉽게 활용할 수 있어요.
## LAN865x MACPHY 상세 분석
### SPI 인터페이스와 TC6 프로토콜
LAN8650/LAN8651은 OPEN Alliance TC6(Technical Committee 6) 규격의 SPI 인터페이스를 구현해요. TC6 SPI의 핵심은 이더넷 프레임을 64바이트 청크로 나누어 전이중 SPI로 전송하는 방식이에요.
SPI 최대 클럭 속도는 25MHz이며, SPI Mode 0(CPOL=0, CPHA=0)을 사용해요. 단일 /CS 신호로 청크 전송과 레지스터 접근을 모두 처리해요. 헤더 CRC(4비트)와 데이터 CRC(32비트)로 SPI 통신 무결성을 보장해요.
TX 방향에서는 이더넷 프레임을 최대 64바이트 청크로 분할해 헤더 정보(DV, SV, EV, EBO)와 함께 전송해요. RX 방향은 동시에 MACPHY에서 수신 프레임 청크와 상태 정보를 MCU로 전달해요. 이 전이중 특성 덕분에 TX와 RX가 동시에 진행되어 효율이 높아요.
### PLCA 내장 기능
LAN865x는 IEEE 802.3cg의 PLCA(Physical Layer Collision Avoidance)를 하드웨어로 구현해요. PLCA 관련 레지스터는 MMS(Memory Map Selector)를 통해 접근해요.
주요 PLCA 설정 레지스터는 다음과 같아요.
– **PLCA Control 0**: PLCA Enable/Disable 비트
– **PLCA Control 1**: Node_ID(0~255), Node_Count(1~255) 설정
– **PLCA To Timer**: Transmit Opportunity 타이머 값
– **PLCA Burst Mode**: Burst_Count, Burst_Timer 설정
– **PLCA Status**: PLCA 동작 상태, PST(PLCA Status) 플래그
Node_ID=0은 PLCA Coordinator 역할로 Beacon을 전송해요. 네트워크 내에서 하나의 노드만 Node_ID=0으로 설정해야 해요. Node_Count는 네트워크에 실제 참가하는 최대 노드 수를 설정해요.
### 전원 공급과 패키지
LAN865x는 3.3V 단일 전원으로 동작해요. VDDIO 핀은 1.8V도 지원해 저전압 MCU와의 I/O 레벨 호환이 가능해요. QFN-40 패키지(6mm × 6mm)는 소형 PCB 설계에 유리하며, 방열 패드를 통한 열 관리도 지원해요.
소비 전력은 활성 모드에서 약 50~80mW 수준이에요. 저전력 절전 모드에서는 전력을 크게 줄일 수 있어 배터리 응용에도 적합해요.
## LAN867x 순수 PHY 상세 분석
### RMII 인터페이스 구현
LAN8670/LAN8671은 RMII 인터페이스를 통해 MCU의 이더넷 MAC과 연결돼요. 50MHz REF_CLK는 내부 PLL이 외부 25MHz 크리스탈을 기반으로 생성해 MCU에 공급해요.
MDIO 관리 인터페이스는 IEEE 802.3 Clause 22와 Clause 45를 모두 지원해요. 레지스터 주소 공간은 표준 32개 레지스터 외에 확장 레지스터 공간을 추가로 제공해요. PLCA 관련 레지스터는 확장 레지스터 공간에 위치해 있어요.
### 진단 기능
LAN867x는 네트워크 진단을 위한 여러 기능을 내장하고 있어요.
– **SNR Measurement**: 수신 신호 대 잡음비를 측정해 링크 품질 평가
– **TDR(Time Domain Reflectometry)**: 케이블 결함 감지 및 위치 추정
– **루프백 모드**: 내부 루프백, PCS 루프백, 라인 루프백 지원
– **카운터 레지스터**: 수신 오류, CRC 오류 등의 누적 카운터
이러한 진단 기능은 자동차 시스템의 OBD(On-Board Diagnostics)나 공장 자동화의 예측 유지보수에 활용할 수 있어요.
## 개발 환경과 소프트웨어 지원
### MPLAB Harmony v3 드라이버
Microchip의 MPLAB Harmony v3 프레임워크는 LAN865x MACPHY를 위한 완전한 드라이버를 제공해요. Harmony Configurator(MHC)에서 10BASE-T1S 이더넷 스택을 마우스 클릭으로 설정할 수 있어요.
드라이버 계층 구조는 다음과 같아요.
– **DRV_LAN865x**: LAN865x SPI 하드웨어 드라이버
– **DRV_MIIM**: MDIO 관리 인터페이스 드라이버
– **TCPIP Stack**: lwIP 기반 TCP/IP 스택
– **NET_PRES**: 네트워크 프레젠테이션 레이어 (TLS 지원 포함)
이 스택을 활용하면 PIC32, SAME5x/SAME7x, SAMD5x 등 Microchip MCU에서 신속하게 이더넷 기능을 구현할 수 있어요.
### Linux 커널 드라이버
Linux 커널 5.15 이상에서는 LAN865x MACPHY 드라이버(`drivers/net/ethernet/microchip/lan865x/`)가 mainline에 포함되어 있어요. Raspberry Pi, BeagleBone 같은 임베디드 Linux 보드에 LAN865x를 SPI로 연결하고 디바이스 트리에 설정만 추가하면 바로 사용할 수 있어요.
LAN867x 순수 PHY는 `drivers/net/phy/lan87xx.c` 드라이버로 지원해요. 기존 이더넷 MAC 드라이버와 연동해 동작하며, ethtool을 통한 PLCA 설정도 지원해요.
### 마이크로칩 개발 보드
Microchip은 다음과 같은 10BASE-T1S 개발 보드를 제공해요.
**EVB-LAN8650/1**: LAN865x MACPHY 평가 보드예요. USB 인터페이스로 PC와 연결해 기본 기능을 검증할 수 있어요. 2노드 이상 연결 시 멀티드롭 테스트도 가능해요.
**ATSAME54-XPRO + LAN865x CLICK**: Microchip의 Xplained Pro 보드에 LAN865x Click 보드를 결합한 구성이에요. MPLAB Harmony 예제 코드가 제공돼요.
**SAME51 IoT w/Secure Element**: Secure Element(ATECC608)와 LAN865x를 함께 탑재한 보안 IoT 개발 키트예요.
## 레퍼런스 설계와 응용 사례
### 자동차 존 아키텍처 레퍼런스
Microchip은 자동차 존 아키텍처를 위한 레퍼런스 설계를 제공해요. 중앙 Zone Gateway는 고속 이더넷(1000BASE-T1)으로 연결하고, 존 내 소형 ECU들은 10BASE-T1S 버스로 묶는 구조예요.
예를 들어 도어 모듈 안에서 창문 스위치 ECU, 거울 조정 ECU, 도어 잠금 ECU를 단일 10BASE-T1S 버스로 연결하는 레퍼런스 보드가 있어요. 각 노드는 LAN8651 MACPHY와 ATSAMC21 MCU(Cortex-M0+)의 조합으로 구성돼요.
### 산업용 필드 버스 대체
산업 자동화 분야에서도 LAN865x는 기존 필드버스(RS-485, CAN)를 이더넷으로 교체하는 용도로 활용돼요. PLC와 필드 센서/액추에이터 사이에 10BASE-T1S를 도입하면 기존 이더넷 기반 SCADA 시스템과의 통합이 용이해요.
Microchip의 IoT Connect 플랫폼과 결합하면 클라우드까지 연결되는 엣지-to-클라우드 솔루션을 구축할 수 있어요.
## 결론
Microchip의 10BASE-T1S PHY 제품군은 MACPHY 타입(LAN865x)과 순수 PHY 타입(LAN867x) 모두를 아우르며, 상업용과 자동차 등급(AEC-Q100)을 함께 제공해 다양한 응용에 대응해요. MPLAB Harmony 프레임워크를 통한 통합 개발 환경과 Linux 커널 공식 드라이버 지원은 개발 편의성을 높이는 큰 강점이에요.
10BASE-T1S를 처음 도입하는 프로젝트라면 Microchip의 평가 보드와 MPLAB Harmony 예제를 활용해 빠르게 프로토타입을 구성하고, 이후 목표 시스템에 최적화하는 접근을 추천해요.