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发表于 2006-11-3
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网卡由哪些部分组成2 q) n4 b5 O! Y! a
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1 L6 O" q6 k& f) `5 O: @1 @9 r一、网卡
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) U& {: m; O9 E, X- y网卡基本单元有4个：MAC、PHY、变压器、RJ45。0 w6 k* ?* e: X$ E& t
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9 }1 u3 k5 T, \ B- Y框图里舍去晶振、电源、存储设备、LED等外设，根据方案差异，某些数字电路部分不同程度的整合到一个芯片内。" T- X& h b- N# D" [
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网卡上至少有两个LED灯，分别表示Link（链路正常）和数据传输或数据速率选择（10M/100M）。
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$ } W* _* M+ x5 w% a晶振是处理器自同步的时钟源。0 l" x3 a) `1 T7 K' Q
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# u h0 Z3 w& ?, r, a存储设备指的是EEPROM存储设备，我没用过，绝大多芯片手册里介绍MAC链接一个几K的EEPROM，内部存储MAC地址，其实没有这个EEPROM网卡也能工作，MAC地址可以待CPU启动后由CPU写入。2 H9 t3 W3 E# Z( b9 F
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网卡BOOTROM，是无盘启动的ROM接口，通过远程启动服务构造无盘工作站。
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1、MAC
9 }! D [; _6 J# [2 L媒体访问控制（MAC，Media Access Control），平时所说的MAC地址（局域网地址）指的是MAC芯片的地址。按设计要求它应该是全球唯一，实际上只做到局域网广播域内唯一即可，Windows和Linux都有修改MAC地址的方法。
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MAC的作用：在局域网广播链路里控制和协调所有站点对共享介质的访问，以避免或减少冲突。这种冲突检测的方法叫载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD，Carrier Sense MultipleAccess With Collision Detection）。
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- D. k3 |3 X' v2 }下图的多块网卡MAC链接到同一个HUB上，相当于所有MAC的收、发信号连接在一起，组成星形拓扑。1 T& d; z" T1 m/ Z9 I, P8 F" ~
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9 _9 p8 w2 N, f/ @CSMA/CD协议逻辑是：
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• 发送前检查信道是否空闲，空闲则发送，信道繁忙则继续监听，直到信道空闲；
% d4 H( p' q/ I• 边发送边检测冲突。如果发送完毕都没有检测到冲突，则发送成功；, [( a- U* e+ v
• 如果发送时检测到冲突，立即停止数据发送，并发送jamming信号增强链路冲突，随机等待一段时间等待信道空闲。
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7 {3 C: ^& y4 `5 v* X% G: R2、PHY
4 i7 F: L: q% j: _9 ^物理层（PHY，Physical Layer）是数、模转换模块，它实现物理层.IEEE-802.3标准定义了以太网PHY。包括MII/GMII（介质独立接口）子层，PCS（物理编码子层），PMA（物理介质附加）子层，PMD（物理介质相关）子层，MDI子层。
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. K8 o7 E8 z! ePHY是MAC的工具人，PHY是CSMA/CD的执行部件，当发生冲突时它告知MAC，由MAC做决策。; @/ H3 d+ Z. d$ M* z5 c! ]0 A' n
, ]1 P+ j' {+ B' ~2 ]PHY眼里只有数据没有帧概念，数据、地址、CRC都同等看待。它负责网络数据编码、解码、链路错误检测。在100Base-T里PHY采用4B/5B编码，用5bit编码传递4bit信息的编码方式，带宽利用率80%，5bit可有32种编码方式，4bit有16种编码方式，从5bit里取出16组编码作为信道信息编码。
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2 i8 J3 y) W2 E* l7 `6 Y对这16组编码只有两个要求：一是5bit组里至少有2个1，二是5bit里不能有连续3个0；其余的16组表示无用信号或者控制码。
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3、变压器* V6 }) |" p- @/ o) S( u
变压器作用：
/ m7 k, D+ g7 j) P! b• 提高传输距离、波形修复
* m( u0 G1 M/ U" S• 电气隔离、抗干扰、防雷
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/ S1 ^- W4 H2 z& S2 F其实，没有变压器两网卡之间也可以通信，只是这个距离会很短，距离越远衰减越大，加上变压器提高信号幅度通信距离得以提高，同样远端传递的信号幅度太低，经过变压器后得以放大，实现波形修复功能。
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$ C3 `1 h3 K( t变压器使芯片端与外部隔离，抗干扰能力大大增强，而且对芯片增加了很大的保护作用。
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5 l8 u' d* L) R0 h$ l) T2 S* T$ c, E4、RJ45
4 ~3 F; l$ U+ `, Q% y' b* kRJ45是布线系统中信息插座（即通信引出端）连接器的一种，连接器由插头（接头、水晶头）和插座（模块）组成，插头有8个凹槽和8个触点。RJ是Registered Jack的缩写，意思是“注册的插座”。# ?/ y% f* ?1 [0 Y+ G/ s; `
; h" E* S6 r% z* k; c在FCC（美国联邦通信委员会标准和规章）中RJ是描述公用电信网络的接口，计算机网络的RJ45是标准8位模块化接口的俗称。- \. F; O7 K P6 A; X$ Z& ^
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网线有8根4对双绞线，百兆以太网中只用到其中4根：1、2发送、3、6接收。
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$ a, K. c* \5 S9 O二、典型案例 G" b$ g% P7 Z' i: x& d) t8 x/ A
现在嵌入式SOC中，MAC常集成到SOC芯片内，如STM32F4、龙芯1B、i.MX287。下图是龙芯片1B芯片结构图，GMAC指的是千兆网媒体访问控制。 j+ X5 B* y+ ^6 E! w4 ]
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早些年的处理器内部集成MAC，代表有S3C2440，以太网解决方案是外接明显网卡芯片DM9000，下图是DM9000芯片结构图。内部集成MAC和PHY，S3C2440的外部地址总线（内存总线）留出一块区域为DM9000用，访问数据就如同读写内存一样。
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下图是某宝PCIE网卡实物图，可以看出MAC和PHY集成到一起，右上角8脚芯片没有焊接，应该是电源转换芯片，网卡的电源直接从PCIE获取。
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