以太网接口设计技巧.
以太网EMC接口电路设计与PCB设计说明
以太网EMC接口电路设计及PCB设计我们现今使用的网络接口均为以太网接口，目前大部分处理器都支持以太网口。
目前以太网按照速率主要包括10M、10/100M、1000M三种接口，10M应用已经很少，基本为10/100M所代替。
目前我司产品的以太网接口类型主要采用双绞线的RJ45接口，且基本应用于工控领域，因工控领域的特殊性，所以我们对以太网的器件选型以及PCB设计相当考究。
从硬件的角度看，以太网接口电路主要由MAC（Media Access Controlleroler）控制和物理层接口（Physical Layer，PHY）两大部分构成。
大部分处理器内部包含了以太网MAC控制，但并不提供物理层接口，故需外接一片物理芯片以提供以太网的接入通道。
面对如此复杂的接口电路，相信各位硬件工程师们都想知道该硬件电路如何在PCB上实现。
下图1以太网的典型应用。
我们的PCB设计基本是按照这个框图来布局布线，下面我们就以这个框图详解以太网有关的布局布线要点。
图1 以太网典型应用1.图2网口变压器没有集成在网口连接器里的参考电路PCB布局、布线图，下面就以图2介绍以太网电路的布局、布线需注意的要点。
图2 变压器没有集成在网口连接器的电路PCB布局、布线参考a)RJ45和变压器之间的距离尽可能的短，晶振远离接口、PCB边缘和其他的高频设备、走线或磁性元件周围，PHY层芯片和变压器之间的距离尽可能短，但有时为了顾全整体布局，这一点可能比较难满足，但他们之间的距离最大约10~12cm，器件布局的原则是通常按照信号流向放置，切不可绕来绕去；b)PHY层芯片的电源滤波按照要芯片要求设计，通常每个电源端都需放置一个退耦电容，他们可以为信号提供一个低阻抗通路，减小电源和地平面间的谐振，为了让电容起到去耦和旁路的作用，故要保证退耦和旁路电容由电容、走线、过孔、焊盘组成的环路面积尽量小，保证引线电感尽量小；c)网口变压器PHY层芯片侧中心抽头对地的滤波电容要尽量靠近变压器管脚，保证引线最短，分布电感最小；d)网口变压器接口侧的共模电阻和高压电容靠近中心抽头放置，走线短而粗（≥15mil）；e)变压器的两边需要割地：即RJ45连接座和变压器的次级线圈用单独的隔离地，隔离区域100mil以上，且在这个隔离区域下没有电源和地层存在。
列车以太网接口方案
列车以太网接口方案
1.引言
随着科技的发展，现代列车的通信需求不断增长。
传统的列车通信系
统存在诸多问题，如带宽瓶颈、可靠性差等。
列车以太网接口方案的出现，可以有效解决这些问题，提高列车通信网络的性能和可靠性。
2.基本原理
3.设计要点
（1）网络拓扑设计
列车以太网接口方案的网络拓扑设计应考虑列车的特殊环境要求。
作
为一个移动的节点，列车通常需要在不同的车厢之间传输数据，因此网络
拓扑应该具备较高的灵活性和可扩展性。
此外，为了提高网络的可靠性，
可以采用冗余设计，即在关键位置增加备份设备。
（2）网络协议选择
在列车以太网接口方案中，需要选择合适的网络协议来实现数据传输
和通信。
常见的网络协议有TCP/IP协议和UDP协议。
TCP/IP协议适合对
数据传输可靠性要求较高的场景，而UDP协议适合对实时性要求较高的场景。
（3）带宽管理
列车通信网络中存在大量的用户和设备，因此带宽管理是一个重要的
设计要点。
可以采用分时复用技术或者虚拟局域网（VLAN）技术，实现带
宽的合理分配和管理。
4.安全性
5.适应性
6.总结
列车以太网接口方案是一种用于铁路列车车载通信网络的解决方案，
可以提供快速、可靠的数据传输。
在设计接口方案时，需要考虑网络拓扑、网络协议、带宽管理、安全性和适应性等多个方面因素。
通过合理的设计
和配置，可以搭建一个高效可靠的列车通信网络。
基于ARM的以太网通信接口设计
基于ARM的以太网通信接口设计
基于ARM的以太网通信接口设计需要涉及到以下几个方面：
1. 硬件设计：选择适合的ARM处理器，并将其与以太网物理接
口电路相连接。
选用标准以太网物理接口，例如RJ45接口。
此外，
还需配置外部闪存和RAM。
2. 软件设计：ARM处理器需要运行操作系统，常见的嵌入式操
作系统有FreeRTOS和uC/OS-II，开发者可以根据实际需要选择。
另外，还需要编写设备驱动程序、网络协议栈和应用程序等。
3. 硬件和软件集成测试：进行集成测试，确保硬件和软件协同
工作、以太网通信正常。
4. 系统集成和调试：将以太网通信接口集成到目标系统中，并
验证其功能和性能。
调试过程中还需考虑网络连接、传输速率、数
据完整性、安全性等因素。
需要注意的是，在设计以太网通信接口时，还应该遵循相关标
准和规范，例如IEEE 802.3标准。
同时，还需要考虑系统的安全性，防止网络攻击和数据泄露。
[电子电路]以太网通信接口电路设计规范
![[电子电路]以太网通信接口电路设计规范](https://img.taocdn.com/s3/m/58691a836aec0975f46527d3240c844769eaa013.png)
目录1目的 (3)2范围 (3)3定义 (3)3.1以太网名词范围定义 (3)3.2缩略语和英文名词解释 (3)4引用标准和参考资料 (4)5以太网物理层电路设计规范 (4)5.1：10M物理层芯片特点 (4)5.1.1：10M物理层芯片的分层模型 (4)5.1.2：10M物理层芯片的接口 (5)5.1.3：10M物理层芯片的发展 (6)5.2：100M物理层芯片特点 (6)5.2.1：100M物理层芯片和10M物理层芯片的不同 (6)5.2.2：100M物理层芯片的分层模型 (6)5.2.3：100M物理层数据的发送和接收过程 (8)5.2.4：100M物理层芯片的寄存器分析 (8)5.2.5：100M物理层芯片的自协商技术 (10)5.2.5.1：自商技术概述 (10)5.2.5.2：自协商技术的功能规范 (11)5.2.5.3：自协商技术中的信息编码 (11)5.2.5.4：自协商功能的寄存器控制 (14)5.2.6：100M物理层芯片的接口信号管脚 (15)5.3：典型物理层器件分析 (16)5.4：多口物理层器件分析 (16)5.4.1：多口物理层器件的介绍 (16)5.4.2：典型多口物理层器件分析。
(17)6以太网MAC层接口电路设计规范 (17)6.1：单口MAC层芯片简介 (17)6.2：以太网MAC层的技术标准 (18)6.3：单口MAC层芯片的模块和接口 (19)6.4：单口MAC层芯片的使用范例 (20)71000M以太网（单口）接口电路设计规范 (21)8以太网交换芯片电路设计规范 (21)8.1：以太网交换芯片的特点 (21)8.1.1：以太网交换芯片的发展过程 (21)8.1.2：以太网交换芯片的特性 (22)8.2：以太网交换芯片的接口 (22)8.3：MII接口分析 (23)8.3.1：MII发送数据信号接口 (24)8.3.2：MII接收数据信号接口 (25)8.3.3：PHY侧状态指示信号接口 (25)8.3.4：MII的管理信号MDIO接口 (25)8.4：以太网交换芯片电路设计要点 (27)8.5：以太网交换芯片典型电路 (27)8.5.1：以太网交换芯片典型电路一 (28)8.5.1.1：典型电路： (28)8.5.1.2：典型电路分析： (28)8.5.2：以太网交换芯片典型电路二 (29)8.5.2.1：典型电路： (29)8.5.2.2：典型电路分析： (29)8.6：目前可供优选器件 (29)9RJ45标准接口 (30)以太网通信接口电路设计规范1目的上述标准为本规范各电路设计必须遵守的。
以太网电接口EMC设计指导书
以太网电接口EMC设计指导书1000字以太网是一种常用的局域网技术，用于连接网络上的设备，例如计算机、服务器、路由器、交换机等等。
以太网电接口的设计在EMC方面较为重要，下面是一份以太网电接口EMC设计指导书，总长1000字左右。
1. PCB设计在PCB设计方面，需要关注的主要是地线的分布和走线。
在走线上，要避免在信号线和电源线或地线上交错走线，应采用分层走线或穿孔解决。
此外，尽量缩短信号线与地线或电源线之间的距离，使其形成一个尽可能小的环路。
2. PCB布局以太网电接口在PCB上的布局也十分重要。
布局应考虑分离敏感信号和不敏感信号，将不同信号类别的器件分布在不同区域。
同时，要避免信号层与电源层（或地层）太过接近，应间隔至少一层其他层。
3. 地线在以太网电接口中，地线的规划和布线是十分重要的。
在PCB上，应保持地面干净和光滑，避免短路和信号串扰。
此外，应在地铺设好装置引脚的直接连接，避免共振现象的发生，保持电抗联源。
同时，要尽量减少地线的共同部分，以避免漏泄电流在不同层之间的传播。
4. 滤波电容为减少电磁干扰，在接口两端应布置抗搅扰滤波电容。
在这里，应选择滤波电容容值、材料以及其布线位置做好设计，以满足电磁兼容要求。
应将滤波电容放置在距离器件尽可能近的位置上，使其具有最大的采样效果。
5. 接地端口在接口的连接形式上，一般可以选用以太网连串和RJ45插座两种方案。
在接地端口的连接上，应选取好质量较高的接地砂纸，确保连接良好。
6. 电源供给在以太网接口的设计中，应考虑并满足器件的电源供给要求。
应选用超低噪声稳压器，以保证电源纹波的较低水平。
在电源供给的接口布线上，要避免与信号线并行，对于高频分立器件，应将滤波电容布置在它们的电源引脚附近。
以上是以太网电接口EMC设计指导书，设计人员在设计过程中需要避免一些错误，使其更符合EMC要求。
RJ45以太网口防雷设计总结
关键字：以太网口；浪涌；TVS 管；共模；差模；
问题背景介绍：
对于主要的 100M 网口接口需要做特殊的保护处理，具体要求需要达到 6KV 设计目标 （10/700 雷电模拟电压波），作者在调试过程中对传统 bob-smith 端接和防雷设计做了相关 的工作，在此总结出来供以后网口防雷设计参考。
图 3 TVS 管原理图符号
第2页共7页
TVS（Transient Voltage Suppression）是一种限压保护器件，作用与压敏电阻很类似。也 是利用器件的非线性特性将过电压钳位到一个较低的电压值实现对后级电路的保护。TVS 管的主要参数有：反向击穿电压、最大钳位电压、瞬间功率、结电容、响应时间等。
图 2 压敏电阻的原理图符号 压敏电阻是一种限压型保护器件。利用压敏电阻的非线性特性，当过电压出现在压敏电 阻的两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保 护。压敏电阻的主要参数有：压敏电压、通流容量、结电容、响应时间等。 压敏电阻的响应时间为 ns 级，比空气放电管快，比 TVS 管稍慢一些，一般情况下用于 电子电路的过电压保护其响应速度可以满足要求。压敏电阻的结电容一般在几百到几千 pF 的数量级范围，很多情况下不宜直接应用在高频信号线路的保护中，应用在交流电路的保护 中时，因为其结电容较大会增加漏电流，在设计防护电路时需要充分考虑。压敏电阻的通流 容量较大，但比气体放电管小。 3，电压钳位型瞬态抑制二极管（TVS）
高压
连接器
线
过孔
管脚
焊盘（电容、电阻）
低压
线
20mil
20mil 20mil
33mil
过孔
―――― 20mil 40mil
以太网通信接口电路设计规范
以太网通信接口电路设计规范1.通信标准选择：以太网通信接口电路设计应符合IEEE802.3标准，并根据具体应用场景选择适当的以太网标准，如10BASE-T、100BASE-TX或1000BASE-T。
2.电路布局设计：以太网通信接口电路布局应遵循信号完整性原则，电源和地线应分开布局，采用合适的终端电阻和衰减器以减少信号反射和串扰。
电路板上的噪声源应尽量避开关键信号传输路径。
3.信号线设计：以太网通信接口电路应采用高速差分信号线传输数据，信号线的长度应尽量短，保持相同长度以减小信号延迟和失真。
信号线的阻抗应匹配传输线特性阻抗以确保信号传输的完整性。
4.EMI设计：以太网通信接口电路应采取合适的电磁干扰（EMI）抑制措施，如添加滤波器、电源线柔性涂层和屏蔽罩等，以减少电磁辐射和敏感器件对外界电磁干扰的敏感性。
5.電源设计：以太网通信接口电路设计应确保电源电压稳定，并避免电源波动和噪声对接口电路的干扰。
为了提高系统的稳定性和抗干扰能力，可以采用分离式电源或添加稳压电路等措施。
6.技术参数要求：以太网通信接口电路的设计应满足相关技术参数的要求，如传输速率、最大传输距离、带宽等。
设计人员应仔细考虑电路组件的选型和参数设置，确保在实际应用中能够稳定可靠地工作。
7.抗干扰性能测试：以太网通信接口电路设计完成后，应进行抗干扰性能测试，包括共模噪声、差模噪声和电磁干扰等方面的测试，以确保接口电路可以在复杂的工作环境中正常工作。
8.安全性设计：以太网通信接口电路应考虑安全性设计，包括对传输数据的加密和解密、身份验证、访问控制等安全措施的支持。
总之，以太网通信接口电路设计规范旨在确保以太网通信接口电路的稳定性、可靠性和安全性。
设计人员应根据具体应用需求和相关标准要求，合理选择电路布局、信号线设计和EMI抑制等方面的措施，并通过测试和验证确保接口电路的性能符合预期。
以太网接口电路电路设计
PSE电压范围(V) PD电压范围(V) 状态 说明
0-2.8
N/A
空闲 PSE空闲
2.8-10.1 15.5-20.5 30-44 44-57
2.7-10 14.5-20.5 30-42 36-57
检测 PSE检测PD的25K特征电阻 分级 PSE强制电压测量PD分级电流特征 启动 PSE提供电源，PD离开UVLO状态 供电 PSE向PD提供电源
• POE电源传输原理:
1. PSE检测合法PD：PD通过PSE对PD检测来获得或者请求供电。PSE送出2.8V～10V的电压到网 络链路，有效的PD检测到此电压后就将一个23.75KΩ ～26.25KΩ 电阻（统称25KΩ特征 电阻）置于供电回路上，电流就会随输入电压而变化。PSE通过检测该电流，知道在以太 网线缆终端有一个有效的PD需要供电。如果放置的电阻阻值在12KΩ ～23.75KΩ 或 26.25KΩ ～45KΩ 范围内，PSE则认为PD有效但不需要供电，其它范围的电阻值则意味着 无效的PD检测。PSE对PD的识别时还要求PD特征电容小于120nF。
• 由R1/C1、R2/C2、R3/C3、R4/C4组成的平衡电路的作用是抑制引入的干扰以及抑制对外的 辐射。C1、C2、C3、C4作用是隔直流
• POE电源接在网络变压器的自耦线圈T3中间抽头，T3连接在共模扼流圈T2端，经扼流圈的 高阻抗隔离，这样POE电路的并入就不会影响该终端T1变压器的阻抗。应该注意DC电流对 T1变压器的影响。保证DC电流不会使变压器T1饱和而堵塞数据传输，要求T3由2线并行缠 绕，使中心抽头到两端的电阻相同，尽量减小DC差分电压。T3的直流电阻应该远小于T1和 T2的直流电阻，使得大部分DC差分电流流经T3
电流为10～350mA，超载检测电流为350～500mA • 对于PSE，馈送电源可以是RJ45的1-2/3-6线对，也可以是4-5/7-8线对，而且只能选用
以太网接口电路POE接口电路设计
以太网接口电路POE接口电路设计1.接口类型：以太网接口有多种类型，包括RJ45、光纤和同轴电缆等。
根据需要选择合适的接口类型，并设计相应的电路。
2. 数据传输速率：根据以太网标准，常见的数据传输速率有10Mbps、100Mbps和1Gbps等。
根据所需的传输速率，设计相应的电路来支持高速数据传输。
3.接口保护：以太网接口通常需要提供过电流和过压保护，以防止外部干扰对电路的损害。
设计接口保护电路以确保接口的可靠性和稳定性。
4.电磁兼容性：以太网接口电路应具有良好的电磁兼容性，以减少干扰对其产生的影响。
采取适当的屏蔽和滤波措施，设计电路以提高电磁兼容性。
5.信号质量：以太网接口电路应确保传输的信号质量，以避免数据包的丢失或错误。
设计电路时，要考虑信号的传输特性，并采取合适的措施提高信号的质量。
在实际的以太网接口电路设计中，可以参考以下设计流程：1.确定接口要求：根据应用需求，确定接口的类型、传输速率和其他相关要求。
2.选择器件：根据接口要求选择合适的接口芯片和其他相关电子器件。
选择的器件应具有良好的性能和可靠性。
3.电路设计：根据器件的规格和接口要求进行电路设计。
根据接口的类型和传输速率，设计相应的电路，并包括接口保护和信号调整等功能。
4.PCB布局：根据电路设计完成PCB板的布局。
合理布局电路和元器件，以减少信号干扰和电磁辐射。
5.仿真和优化：通过电磁仿真软件对设计的电路进行仿真，分析信号的传输特性和性能。
优化电路设计，以提高接口的性能和可靠性。
6.制造和测试：根据最终设计完成PCB板的制造，并进行电路的测试和调试。
确保接口的正常工作和符合要求。
7.验证和认证：对设计的接口电路进行验证和认证。
验证电路是否满足接口标准和相关要求，并进行必要的调整和改进。
POE（Power over Ethernet）接口电路用于在以太网中同时传输数据和电力。
在设计POE接口电路时，需要考虑以下几个方面：1.电力需求：根据所需供电设备的功率需求，确定传输的电力范围。
以太网接口设计技巧
以太网接口设计技巧1. 满足吞吐量需求：根据实际使用环境和网络负载，选择合适的以太网接口速率和带宽，确保能够满足吞吐量需求。
常见的以太网接口速率包括10Mbps、100Mbps、1Gbps、10Gbps等。
如果需求较高，可以考虑使用双绞线接口、光纤接口或高速以太网接口。
2.网络协议支持：以太网接口设计要考虑支持的网络协议，如IP协议、TCP协议、UDP协议等。
确保以太网接口能够兼容常用的网络协议，并能够进行数据包的正确解析和处理，以保证数据的完整性和可靠性。
3.抗干扰能力：以太网接口设计时要考虑抗干扰能力，避免外部信号对数据传输造成干扰。
可以采用屏蔽接口、差分信号传输和滤波电路等技术手段，提高以太网接口的抗干扰能力。
4.自适应速率：为了适应不同的网络环境和负载需求，以太网接口设计中可以加入自适应速率的功能。
即根据实际网络负载和带宽情况，动态调整以太网接口的速率和带宽，提高网络性能和资源利用率。
5.容错设计：以太网接口设计时要考虑容错能力，避免因单点故障导致整个网络中断。
可以采用网络冗余、链路聚合和设备备份等技术手段，提高以太网接口的容错能力。
6. QoS支持：为了保证网络中关键应用的性能，以太网接口设计中可以支持QoS（Quality of Service）服务。
通过对不同类型的数据包进行优先级处理和调度，保证关键应用的带宽和延迟需求。
7. DMA技术：采用DMA（Direct Memory Access）技术可以提高以太网接口的数据传输效率。
通过直接访问主存储器，减少CPU的参与，加快数据传输速度，并释放CPU资源用于其他计算任务。
8.简化驱动程序：以太网接口设计时要考虑简化驱动程序的开发和维护工作。
可以提供易用的API和标准接口，帮助开发人员快速开发和集成以太网接口驱动程序。
9.功耗优化：以太网接口设计中可以考虑功耗优化，减少不必要的能源消耗。
可以采用低功耗模式、动态功耗管理和智能唤醒等技术手段，降低以太网接口的功耗，延长电池寿命。
基于proteus的单片机以太网接口模块设计
基于proteus的单片机以太网接口模块设计单片机以太网接口模块是现代化通信系统中的重要部件，能够实现网络通信和数据传输。
在这篇文章中，我们将介绍如何设计基于Proteus的单片机以太网接口模块。
一、功能设计1.网络连接该模块可以通过RJ45接口与局域网进行连接，可以实现网络通信和数据传输。
2.数据的接收和发送该模块可以接收网络上的数据并发送到单片机中进行处理。
同时，单片机也可以通过该模块将数据发送到局域网中。
3.数据的存储和处理单片机以太网接口模块可以将接收到的数据存储到Flash或外部存储器中。
同时，单片机也可以对数据进行处理，并将处理后的数据发送到局域网上。
二、硬件设计单片机以太网接口模块的硬件设计如下：1.以太网PHY芯片PHY芯片是连接单片机和RJ45接口的关键部件，其负责将数据从单片机转换成可以通过网络传输的信号。
2.以太网控制器以太网控制器是通过SPI接口与单片机进行通信的主要部件，其负责控制以太网的数据传输和接收等功能。
3.外部存储器外部存储器可以用于存储接收到的数据，以及单片机处理后的数据。
4.电源管理芯片为了保证单片机以太网接口模块的可靠性和稳定性，需要加入电源管理芯片，实现供电管理和电源监测等功能。
三、软件设计单片机以太网接口模块的软件设计如下：1.初始化模块启动时需要进行初始化操作，包括PHY芯片和以太网控制器的初始化等。
2.数据接收和处理模块可以实现数据的接收和处理，包括通过以太网接收到的数据和单片机发送的数据。
3.数据发送模块可以将处理后的数据发送到局域网中。
需要实现TCP/IP协议栈和网络通信等功能。
4.中断处理在单片机以太网接口模块工作期间，需要对外部中断进行处理，以保证其正常工作。
四、测试与验证验证单片机以太网接口模块是否正常工作是非常关键的。
可以通过连接测试仪器并使用网络测试工具进行测试，检查数据传输的流畅性和数据的正确性。
五、总结单片机以太网接口模块可以连接网络进行通信和数据传输，并且可以将数据存储到Flash或外部存储器中，通过该模块可以实现单片机的远程控制和监控等功能。
10G以太网的UTOPIA接口设计与实现
10G以太网的UTOPIA接口设计与实现摘要: 介绍了10G10G以太网的技术特点、协议层结构及帧格式，并概述了UTOPIA接口。
为了实现10G以太网的物理层和数据链路层链路层之间的连接，采用UTOPIA level4协议并介绍了实现10G以太网UTOPIA接口的设计方案与实现，给出了功能模块图。
为降低芯片功耗，采用并行设计方案。
关键词: 10G以太网 MAC UTOPIA XGMII 功耗以太网以其成本低、高可靠性、安装简便、维护容易和易扩展等优点成为非常流行的局域网技术。
从1973年问世至今，以太网不断改进，速率等级从10Mbps、100Mbps提高到1000Mbps，应用范围从局域网扩展到城域网。
由于汇聚的1000Mbps需要更高速率的以太网技术以太网技术，于是10G以太网应运而生。
10G以太网标准IEEE802.3ae在IEEE802.3的基础上，添加了广域网接口，不仅继承了以太网技术，而且提高了MAC(Media Access Control, 介质访问控制层)子层速率到10Gbps，使得局域网用户更有效地使用多媒体以及其它数据应用。
这种技术能够应用到多种类型的网络，并能利用统一的以太网技术建立范围更广阔的网络[4][9][12]。
10G以太网有以下主要特点[13]：(1)网络连通性、可靠性和可扩展性高；(2)只支持全双工模式，传送媒体只能是光纤；(3)不使用载波侦听多路访问和冲突检测协议；(4)使用64B/66B和8B/10B两种编码方式；(5)具有支持局域网和广域网的接口，网络范围扩展到40km。
1 10G以太网协议层结构10G以太网基于下面的技术：位于OSI模型中数据链路层的MAC层，以及介于MAC层和物理层的XGMII(10G Media Independent Interface，10G介质无关接口)。
物理层又包括PCS(Physical Coding Sublayer，物理编码子层)、PMA(Physical Media Attachment，物理介质附属子层)、PMD(Physical Media Dependent，物理介质相关子层)。
以太网接口电路电路设计
电路设计的重要性
功能性
能效性
以太网接口电路设计的好坏直接影响 到数据传输的稳定性和效率，是实现 可靠通信的关键。
在节能减排日益重要的背景下，电路 设计的能效性也显得尤为重要，能够 降低能耗，减少对环境的影响。
兼容性
良好的电路设计能够确保与各种不同 的以太网设备和标准之间的兼容性， 提高系统的互操作性和扩展性。
以太网接口电路的组成
物理层
负责传输比特流，包括信号的 调制解调、信号的转换等。
数据链路层
负责数据的链路层协议，包括 MAC地址、帧格式等。
网络层
负责数据的网络层协议，包括 IP地址、路由等。
应用层
负责应用程序的通信协议，如 HTTP、FTP等。
以太网接口电路的工作原理
1 2 3
数据传输
以太网接口电路通过双绞线或光纤等传输介质传 输数据，采用曼彻斯特编码方式对数据进行编码 和解码。
详细描述：该设计注重节能环保，通过优化电路设计和采用低功耗元器件，降低以 太网接口电路的功耗，延长设备使用寿命。
技术特点：采用低功耗以太网控制器芯片，降低功耗；支持动态功耗管理，根据实 际需求调整功耗；符合绿色环保标准，减少对环境的影响。
案例三：高可靠性以太网接口电路设计
总结词：稳定可靠
详细描述：该设计以提高可靠性为目标，通过冗余设计、 故障检测和恢复等措施，确保以太网接口电路在复杂环境 下的稳定可靠运行。
电路元件的选择与布局
元件选择
根据电路需求，选择合适 的元件，如以太网控制器、 电阻、电容、电感等。
元件布局
合理安排元件的位置，确 保电路板布局紧凑、美观， 同时便于元件之间的连接 和信号传输。
元件参数
核实元件的参数是否符合 电路需求，如耐压、电流 容量等。
以太网EMC接口电路设计及PCB设计
以太网EMC接口电路设计及PCB设计我们现今使用的网络接口均为以太网接口，目前大部分处理器都支持以太网口。
目前以太网按照速率主要包括10M、10/100M、1000M三种接口，10M应用已经很少，基本为10/100M所代替。
目前我司产品的以太网接口类型主要采用双绞线的RJ45接口，且基本应用于工控领域，因工控领域的特殊性，所以我们对以太网的器件选型以及PCB设计相当考究。
从硬件的角度看，以太网接口电路主要由MAC（Media Access Controlleroler）控制和物理层接口（Physical Layer，PHY）两大部分构成。
大部分处理器内部包含了以太网MAC控制，但并不提供物理层接口，故需外接一片物理芯片以提供以太网的接入通道。
面对如此复杂的接口电路，相信各位硬件工程师们都想知道该硬件电路如何在PCB上实现。
下图1以太网的典型应用。
我们的PCB设计基本是按照这个框图来布局布线，下面我们就以这个框图详解以太网有关的布局布线要点。
图1 以太网典型应用1.图2网口变压器没有集成在网口连接器里的参考电路PCB布局、布线图，下面就以图2介绍以太网电路的布局、布线需注意的要点。
图2 变压器没有集成在网口连接器的电路PCB布局、布线参考a)RJ45和变压器之间的距离尽可能的短，晶振远离接口、PCB边缘和其他的高频设备、走线或磁性元件周围，PHY层芯片和变压器之间的距离尽可能短，但有时为了顾全整体布局，这一点可能比较难满足，但他们之间的距离最大约10~12cm，器件布局的原则是通常按照信号流向放置，切不可绕来绕去；b)PHY层芯片的电源滤波按照要芯片要求设计，通常每个电源端都需放置一个退耦电容，他们可以为信号提供一个低阻抗通路，减小电源和地平面间的谐振，为了让电容起到去耦和旁路的作用，故要保证退耦和旁路电容由电容、走线、过孔、焊盘组成的环路面积尽量小，保证引线电感尽量小；c)网口变压器PHY层芯片侧中心抽头对地的滤波电容要尽量靠近变压器管脚，保证引线最短，分布电感最小；d)网口变压器接口侧的共模电阻和高压电容靠近中心抽头放置，走线短而粗（≥15mil）；e)变压器的两边需要割地：即RJ45连接座和变压器的次级线圈用单独的隔离地，隔离区域100mil以上，且在这个隔离区域下没有电源和地层存在。
以太网接口PCB设计经验分享
以太网口PCB布线经验分享目前大部分32位处理器都支持以太网口。
从硬件的角度看，以太网接口电路主要由MAC 控制器和物理层接口（Physical Layer，PHY）两大部分构成，目前常见的以太网接口芯片，如LXT971、RTL8019、RTL8201、RTL8039、CS8900、DM9008等，其内部结构也主要包含这两部分。
一般32位处理器内部实际上已包含了以太网MAC控制，但并未提供物理层接口，因此，需外接一片物理层芯片以提供以太网的接入通道。
常用的单口10M/100Mbps高速以太网物理层接口器件主要有RTL8201、LXT971等，均提供MII接口和传统7线制网络接口，可方便的与CPU接口。
以太网物理层接口器件主要功能一般包括：物理编码子层、物理媒体附件、双绞线物理媒体子层、10BASE-TX编码/解码器和双绞线媒体访问单元等。
下面以RTL8201为例，详细描述以太网接口的有关布局布线问题。
一、布局1、RJ45和变压器之间的距离应当尽可能的缩短.2、RTL8201的复位信号Rtset信号（RTL8201 pin 28）应当尽可能靠近RTL8021,并且，如果可能的话应当远离TX+/-,RX+/-, 和时钟信号。
3、RTL8201的晶体不应该放置在靠近I/O端口、电路板边缘和其他的高频设备、走线或磁性元件周围.4、RTL8201和变压器之间的距离也应该尽可能的短。
为了实际操作的方便，这一点经常被放弃。
但是，保持Tx±, Rx±信号走线的对称性是非常重要的，而且RTL8201和变压器之间的距离需要保持在一个合理的范围内，最大约10~12cm。
5、Tx+ and Tx- (Rx+ and Rx-) 信号走线长度差应当保持在2cm之内。
二、布线1、走线的长度不应当超过该信号的最高次谐波(大约10th)波长的1/20。
例如： 25M的时钟走线不应该超过30cm，125M信号走线不应该超过12cm (Tx±, Rx±)。
STM32F103的高速以太网接口设计
准备知识
STM32F103单片机是一款由STMicroelectronics公司生产的32位Flash存储 器单片机。它采用了ARM Cortex-M3内核，具有高性能、低功耗、易于开发等优 点。以太网接口是单片机的一个重要外设，它遵循IEEE 802.3标准，通过双绞线 进行数据传输，传输速率可达100Mbps或1Gbps。
（3）设置网络中断处理函数和数据接收/发送缓冲区。
2、电路设计
以太网接口电路主要包括RJ45连接器、滤波器、去耦电容等元件。电路设计 时应考虑以下因素：
（1）选择合适的PHY芯片，如LAN8720A、RTL8201等；
（2）根据电路板材质和尺寸，合理布置元件；
（3）确保电源稳定，采用去耦电容降低电源噪声；
2、电路设计及PCB布线在电路设计阶段，需要选择合适的PHY芯片和网络芯 片，并根据电路板材质和尺寸合理布置元件。在PCB布线阶段，需要遵循本次演 示所述的原则，对网线、电源线和信号线进行合理分层和处理。特别地，对于关 键信号线应进行屏蔽处理以降低干扰。此外，还需合理设计电源和地线以提供稳 定的电源环境。
常用芯片
1、以太网PHY芯片
以太网PHY芯片负责将MAC控制器输出的信号转换为可以在双绞线上传输的信 号，同时将来自双绞线的信号转换为MAC控制器可以处理的信号。常用的PHY芯片 包括LAN8720A、RTL8201等。
2、网络芯片
网络芯片通常包括MAC控制器和PHY接口，以及一些辅助功能，如MII（Media Independent Interface）或RMII（Reduced Media Independent Interface） 接口、中断控制器等。常用的网络芯片包括LAN9118等。
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以太网通信接口的设计与实现
以太网通信接口的设计与实现1 概述ＴＭ１３００是Ｐｈｉｌｉｐｓ公司推出的新一代高性能多媒体数字信号处理器芯片。
基于ＴＭ１３００的ＤＳＰ应用系统适合于实时声音、图像处理,可广泛应用于会议电视、可视电话、数字电视等应用场合。
它不仅具有强大的处理能力,同时还具有非常友好的音频和视频以及ＳＳＩ和ＰＣＩ等Ｉ／Ｏ接口,因此可以根据应用的需要灵活地构造各种视频通信系统。
鉴于目前计算机网络的普及和网上视频业务的发展,很有必要为ＴＭ１３００视频编码系统开发一个以太网接口以拓宽其应用范围。
开发以太网接口的一种合理思路是利用ＴＭ１３００集成的ＰＣＩ接口来驱动专用的以太网接口芯片。
由于目前多数以太网接口芯片（如Ｒｅａｌ-ｔｅｋ８０２９,Ｒｅａｌｔｅｋ８１３９等）都采用ＰＣＩ接口,因此,可以用ＰＣＩ总线将数据从ＴＭ１３００传输到这些专用的以太网接口芯片后,再由它们发送数据,而且ＴＭ１３００可以在嵌入式操作系统ｐＳＯＳ中运行,同时由于系统ｐＳＯＳ带有ＴＣＰ／ＩＰ协议栈因此可以方便地完成编码码流的ＴＣＰ／ＩＰ封装。
根据以上思路笔者在进行了前期测试的基础上进行了电路板的设计并顺利完成了调试。
目前这个以太网接口已经基本开发成功。
本文将对这个设计的技术要点从硬件和软件两个方面进行详细介绍。
600)this.style.width=‘600px’;”border=0> ２ＴＭ１３００及ＰＣＩ总线接口该系统的硬件结构框图如图１所示。
本系统硬件设计的重点是ＰＣＩ总线接口。
ＰＣＩ总线根据数据位的宽度有３２位和６４位之分,６４位的数据线与３２位是兼容的。
ＰＣ机中常见的是３２位ＰＣＩ总线,它的有用引脚总数是１１０个,可以分成３组。
第一组是基本功能信号线,包括３２位共享数据地址。
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2.3 SS-SMII˄SSMII˅ ...................................................................................2-11 2.4 GMII .........................................................................................................2-12
2.4.1 2.4.2 2.4.3 GMIIᑨ⫼ ................................................................................................ 2-12 GMII᭄থ䗕 ......................................................................................... 2-13 GMII᭄ᬊ ......................................................................................... 2-14
2.1.1 2.1.2 2.1.3 MIIষֵো ..............................................பைடு நூலகம்............................................... 2-5 MIIֵোথ䗕 .............................................................................................. 2-6 MIIֵোᬊ .............................................................................................. 2-7
2
辵ষҟ㒡 .....................................................................................................2-1
2.1 MII ..............................................................................................................2-3
2.2 SMII ............................................................................................................2-8
2.2.1 2.2.2 2.2.3 ᑨ⫼ᅲ՟ ................................................................................................... 2-8 ᭄থ䗕 ................................................................................................... 2-9 ᭄ᬊ ................................................................................................. 2-10
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