一、網卡

網卡基本單元有4個：MAC、PHY、變壓器、RJ45。

框圖里舍去晶振、電源、存儲設備、LED等外設，根據方案差異，某些數字電路部分不同程度的整合到一個芯片內。

網卡上至少有兩個LED燈，分別表示Link（鏈路正常）和數據傳輸或數據速率選擇（10M/100M）。

晶振是處理器自同步的時鐘源。

存儲設備指的是EEPROM存儲設備，我沒用過，絕大多芯片手冊里介紹MAC鏈接一個幾K的EEPROM，內部存儲MAC地址，其實沒有這個EEPROM網卡也能工作，MAC地址可以待CPU啟動后由CPU寫入。

網卡BOOTROM，是無盤啟動的ROM接口，通過遠程啟動服務構造無盤工作站。

1、MAC

媒體訪問控制（MAC，Media Access Control），平時所說的MAC地址（局域網地址）指的是MAC芯片的地址。按設計要求它應該是全球唯一，實際上只做到局域網廣播域內唯一即可，Windows和Linux都有修改MAC地址的方法。

MAC的作用：在局域網廣播鏈路里控制和協調所有站點對共享介質的訪問，以避免或減少沖突。這種沖突檢測的方法叫載波偵聽多路訪問/沖突檢測（CSMA/CD，Carrier Sense MultipleAccess With Collision Detection）。

下圖的多塊網卡MAC鏈接到同一個HUB上，相當于所有MAC的收、發信號連接在一起，組成星形拓撲。

CSMA/CD協議邏輯是：

? 發送前檢查信道是否空閑，空閑則發送，信道繁忙則繼續監聽，直到信道空閑； ? 邊發送邊檢測沖突。如果發送完畢都沒有檢測到沖突，則發送成功； ? 如果發送時檢測到沖突，立即停止數據發送，并發送jamming信號增強鏈路沖突，隨機等待一段時間等待信道空閑。

2、PHY

物理層（PHY，Physical Layer）是數、模轉換模塊，它實現物理層.IEEE-802.3標準定義了以太網PHY。包括MII/GMII（介質獨立接口）子層，PCS（物理編碼子層），PMA（物理介質附加）子層，PMD（物理介質相關）子層，MDI子層。

PHY是MAC的工具人，PHY是CSMA/CD的執行部件，當發生沖突時它告知MAC，由MAC做決策。

PHY眼里只有數據沒有幀概念，數據、地址、CRC都同等看待。它負責網絡數據編碼、解碼、鏈路錯誤檢測。在100Base-T里PHY采用4B/5B編碼，用5bit編碼傳遞4bit信息的編碼方式，帶寬利用率80%，5bit可有32種編碼方式，4bit有16種編碼方式，從5bit里取出16組編碼作為信道信息編碼。

對這16組編碼只有兩個要求：一是5bit組里至少有2個1，二是5bit里不能有連續3個0；其余的16組表示無用信號或者控制碼。

3、變壓器

變壓器作用：

? 提高傳輸距離、波形修復

? 電氣隔離、抗干擾、防雷 其實，沒有變壓器兩網卡之間也可以通信，只是這個距離會很短，距離越遠衰減越大，加上變壓器提高信號幅度通信距離得以提高，同樣遠端傳遞的信號幅度太低，經過變壓器后得以放大，實現波形修復功能。

變壓器使芯片端與外部隔離，抗干擾能力大大增強，而且對芯片增加了很大的保護作用。

4、RJ45

RJ45是布線系統中信息插座（即通信引出端）連接器的一種，連接器由插頭（接頭、水晶頭）和插座（模塊）組成，插頭有8個凹槽和8個觸點。RJ是Registered Jack的縮寫，意思是“注冊的插座”。

在FCC（美國聯邦通信委員會標準和規章）中RJ是描述公用電信網絡的接口，計算機網絡的RJ45是標準8位模塊化接口的俗稱。

網線有8根4對雙絞線，百兆以太網中只用到其中4根：1、2發送、3、6接收。

二、典型案例

現在嵌入式SOC中，MAC常集成到SOC芯片內，如STM32F4、龍芯1B、i.MX287。下圖是龍芯片1B芯片結構圖，GMAC指的是千兆網媒體訪問控制。

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早些年的處理器內部集成MAC，代表有S3C2440，以太網解決方案是外接明顯網卡芯片DM9000，下圖是DM9000芯片結構圖。內部集成MAC和PHY，S3C2440的外部地址總線（內存總線）留出一塊區域為DM9000用，訪問數據就如同讀寫內存一樣。

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某寶PCIE網卡實物圖，可以看出MAC和PHY集成到一起，右上角8腳芯片沒有焊接，應該是電源轉換芯片，網卡的電源直接從PCIE獲取。

審核編輯：劉清