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分类: 项目管理

2009-07-03 01:59:52

问:如何实现单片以太网微控制器?
答:诀窍是将微控制器、以太网媒体接入控制器(MAC)和物理接口收发器(PHY)整合进同一芯片,这样能去掉许多外接元器件。这种方案可使MAC和PHY实现很好的匹配,同时还可减小引脚数、缩小芯片面积。单片以太网微控制器还降低了功耗,特别是在采用掉电模式的情况下。
问:以太网MAC是什么?
答:MAC就是媒体接入控制器。以太网MAC由IEEE-802.3以太网标准定义。它实现了一个数据链路层。最新的MAC同时支持10Mbps和100Mbps两种速率。通常情况下,它实现MII接口。
问:什么是MII?
答:MII即媒体独立接口,它是IEEE-802.3定义的以太网行业标准。它包括一个数据接口,以及一个MAC和PHY之间的管理接口(图1)。数据接口包括分别用于发送器和接收器的两条独立信道。每条信道都有自己的数据、时钟和控制信号。MII数据接口总共需要16个信号。管理接口是个双信号接口:一个是时钟信号,另一个是数据信号。通过管理接口,上层能监视和控制PHY。
 
问:以太网PHY是什么?
答:PHY是物理接口收发器,它实现物理层。IEEE-802.3标准定义了以太网PHY。它符合IEEE-802.3k中用于10BaseT(第14条)和100BaseTX(第24条和第25条)的规范。
 
问:造成以太网MAC和PHY单片整合难度高的原因是什么?
答:PHY整合了大量模拟硬件,而MAC是典型的全数字器件。芯片面积及模拟/数字混合架构是为什么先将MAC集成进微控制器而将PHY留在片外的原因。更灵活、密度更高的芯片技术已经可以实现MAC和PHY的单芯片整合。
问: 除RJ-45接口外,还需要其它元件吗?
答:需要其它元件。虽然PHY提供绝大多数模拟支持,但在一个典型实现中,仍需外接6、7只分立元件及一个局域网绝缘模块。绝缘模块一般采用一个1:1的变压器。这些部件的主要功能是为了保护PHY免遭由于电气失误而引起的损坏。
问:10BaseT和100BaseTX PHY实现方式不同的原因何在?
答:两种实现的分组描述本质上是一样的,但两者的信令机制完全不同。其目的是阻止一种硬件实现容易地处理两种速度。10BaseT采用曼彻斯特编码,100BaseTX采用4B/5B编码。
问:什么是曼彻斯特编码?
答:曼彻斯特编码又称曼彻斯特相位编码,它通过相位变化来实现每个位(图2)。通常,用一个时钟周期中部的上升沿表示“1”,下降沿表示“0”。周期末端的相位变化可忽略不计,但有时又可能需要将这种相位变化计算在内,这取决于前一位的值。
 

问:什么是4B/5B编码?
答:4B/5B编码是一种块编码方式。它将一个4位的块编码成一个5位的块。这就使5位块内永远至少包含2个“1”转换,所以在一个5位块内总能进行时钟同步。该方法需要25%的额外开销。

网卡的MAC和PHY
网卡工作在osi的最后两层,物理层和数据链路层,物理层定义了数据传送与接收所需要的电与光信号、线路状态、时钟基准、数据编码和电路等,并向数据链路层设备提供标准接口。物理层的芯片称之为PHY。数据链路层则提供寻址机构、数据帧的构建、数据差错检查、传送控制、向网络层提供标准的数据接口等功能。以太网卡中数据链路层的芯片称之为MAC控制器。很多网卡的这两个部分是做到一起的。他们之间的关系是pci总线接mac总线,mac接phy,phy接网线(当然也不是直接接上的,还有一个变压装置)。

PHY和MAC之间是如何传送数据和相互沟通的。通过IEEE定义的标准的MII/GigaMII(Media Independed Interfade,介质独立界面)界面连接MAC和PHY。这个界面是IEEE定义的。MII界面传递了网络的所有数据和数据的控制。
 
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