汽车网络基础知识 要点

在以太网开发中，常常会听到一些专业名词，例如PHY，MAC，MII，switch，下面是解释

PHY

PHY 是物理接口收发器，它实现物理层。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。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。

STA（station management entity，管理实体，一般为MAC 或 CPU）通过 SMI（Serial Manage Interface）对 PHY 的行为、状态进行管理和控制，而具体管理和控制动作是通过读写 PHY 内部的寄存器实现的。

   PHY 在发送数据的时候，收到MAC过来的数据(对PHY来说，没有帧的概念,对它来说,都是数据），每4bit就增加1bit的检错码，然后把并行数据转化为串行流数据，再按照物理层的编码规则（10Based-T的NRZ编码或100based-T的曼彻斯特编码）把数据编码，再变为模拟信号把数据送出去，收数据时的流程反之。

PHY还有个重要的功能就是实现CSMA/CD的部分功能，它可以检测到网络上是否有数据在传送,如果有数据在传送中就等待,一旦检测到网络空闲,再等待一个随机时间后将送数据出去.如果两个碰巧同时送出了数据,那样必将造成冲突,这时候冲突检测机构可以检测到冲突,然后各等待一个随机的时间重新发送数据。

原文链接：https://blog.csdn.net/ID2442512720/article/details/131301158

MAC

MAC 是 Media Access Control 的缩写，即媒体访问控制子层协议。该协议位于 OSI 七层协议中数据链路层LLC的下半部分，主要负责控制与连接物理层的物理介质。在发送数据的时候，MAC 协议可以事先判断是否可以发送数据，如果可以发送将给数据加上一些控制信息（封装数据包），最终将数据以及控制信息以规定的格式发送到物理层；在接收数据的时候，MAC 协议首先判断输入的信息是否发生传输错误，如果没有错误，则去掉控制信息（解析数据包）发送至 LLC 层。以太网 MAC 由 IEEE-802.3 以太网标准定义。

MII

MII即媒体独立接口，也叫介质无关接口。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。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。

什么是 MII

MII（Media Independent Interface） 即媒体独立接口，MII 接口是 MAC 与 PHY 连接的标准接口。它是 IEEE-802.3 定义的以太网行业标准。MII 接口提供了 MAC 与 PHY 之间、PHY 与 STA（Station Management）之间的互联技术，该接口支持 10Mb/s 与 100Mb/s 的数据传输速率，数据传输的位宽为 4 位。MII 接口如下图所示：

MAC 通过MIIM 接口（MII 的 Management Interface）读取PHY 状态寄存器以得知目前PHY 的状态。例如连接速度、双工的能力等。也可以通过 MIIM设置PHY的寄存器达到控制的目的。例如流控的打开关闭、自协商模式还是强制模式等。MII以4位半字节方式传送数据双向传输，时钟速率25MHz。其工作速率可达100Mb/s。当时钟频率为2.5MHz时，对应速率为10Mb/s。MII接口虽然很灵活但由于信号线太多限制多接口网口的发展，后续又衍生出RMII，SMII等。

switch

以太网交换机switch是一种网络设备，用于将多个设备连接在一起，实现数据的快速传输和转发。交换机具有MAC地址表，可以根据MAC地址将数据包从一个端口转发到另一个端口。因此，以太网交换机可以看作是一种实现MAC层功能的设备（数据链路层）。

综上所述，MAC、MII、PHY和以太网交换机都是在以太网中实现数据传输的重要部分。MAC负责数据的封装和解析，PHY负责数据的转换和传输，两者通过 MII 传送数据，而以太网交换机则负责将数据包在不同的设备之间转发。它们共同协作，实现了以太网的数据传输功能。

CPU内部集成了MAC和PHY，难度较高；

CPU内部集成MAC,PHY采用独立芯片(主流方案)；

CPU不集成MAC和PHY，MAC和PHY采用独立芯片或者集成芯片(高端采用)。

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/数字混合架构的原因，是将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；

以常用的CPU内部集成MAC，PHY采用独立的芯片方案，虚线内表示CPU和MAC集成在一起，PHY芯片通过MII接口与CPU上的MAC互联；

                       

以太网交换机switch一般是选择合适的以太网交换机芯片，根据开发板的设计和需求将交换机芯片的接口与SOC进行连接。这通常涉及到物理连接（

例如通过GPIO接口）和软件配置（例如设置IP地址和子网掩码）。不同的port口连接不同的设备，switch负责将数据包在不同的设备之间转发。

原文链接：以太网基础知识——PHY，MAC，MII，switch_arl表-CSDN博客

从硬件角度上看，以太网卡一般都是由CPU、MAC和PHY三大部件构成，而将MAC集成进CPU，PHY留在片外，是较常规的以太网架构。

CPU/MAC/PHY 硬件架构

以太网是由CPU，MAC，PHY三部分组成的，如下图示意：
 

但是，在实际的设计中，CPU、MAC和PHY三部分并不一定是独立分开的，存在以下三种方式：

MAC集成在CPU中，而PHY 采用独立芯片，这种比较常见。

MAC 和 PHY不集成在CPU 中，二者集成在同一芯片（形成独立的网卡），这种也比较常见。

由于PHY 整合了大量模拟硬件，而 MAC 则是典型的全数字器件。考虑到芯片面积及模拟/数字混合架构的原因，将MAC集成进CPU而将PHY留在片外，这种结构是最常见的。 下图是网络接口内部结构图，虚框表示CPU，MAC集成在CPU中，PHY芯片通过MII接口与CPU上的MAC连接。

https://blog.csdn.net/ID2442512720/article/details/131301158