EtherCAT通讯原理、MAC和PHY芯片_ethercat 通讯流程

网口通讯电路主要结构如下：

图1  网口通讯电路构成简图

网口主要是有MCU、MAC和PHY芯片三部分构成。

一. MAC

PHY芯片是计算机网络和通信设备中的一种重要芯片，它负责实现数据传输的物理层（OSI七层网络模型，依次为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层）功能。PHY芯片将数字信号转换为模拟信号，并把它发送到通信介质（线缆等）上；同时从接收的模拟信号中恢复出数字信号，再传输到上层芯片（MAC、MCU等）处理。PHY在发送数据的时候，收到MAC过来的数据，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。

二. PHY芯片

MAC即Media Access Control，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，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并是否发生传输错误，如果没有错误，则去掉控制信息发送至LLC层。该层协议是以太网MAC由IEEE-802.3以太网标准定义。最新的MAC同时支持10Mbps和100Mbps两种速率。同时，MAC通过 MIIM寄存器来实现对PHY的控制。

MAC通过MII接口与PHY芯片连接。

MCU、MAC和PHY芯片这三部分并不一定都是独立的芯片，根据组合形式，可分为以下三种类型:1、MCU集成MAC与PHY；2、MCU集成MAC，PHY采用独立芯片；3、MCU不集成MAC与PHY，MAC与PHY采用集成芯片。方案二通常较为常见，下面选用方案二做进一步说明。

如图29所示。MCU集成MAC，PHY采用独立芯片。从RJ-45接口引入的模拟信号以差分形式被PHY芯片接收，同理PHY芯片输出的差分模拟信号通过RJ-45接口输送到传输介质（导线）上。

PHY芯片输出的数据通过MII接口送入MAC中，反之，MAC输出的数据

也通过MII接口送入PHY芯片中。同时MAC通过 MIIM端口来实现对PHY芯片的控制。

图2  MCU集成MAC，PHY采用独立芯片网口结构示意图

在IEEE802.3中规定的MII总线是一种用于将不同类型的PHY与相同网络控制器(MAC)双向连接的通用总线。其数据接口分为接收器和发送器，配置端口及其描述如下表。

表1  TMII发送器与接收器端口配置

MIIM接口包括时钟线(MDC)和数据线(MDIO)的物理连接，实际上就是MII的管理接口，用来控制和监视PHY的工作状态。