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[资讯] 网卡由哪些部分组成

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发表于 2006-11-3 23:05:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
网卡由哪些部分组成, u8 {" w2 t) n9 F! K8 Q0 O, @
0 ^: D0 t/ |$ _2 x) I
6 P# q% T' \$ r3 ~5 S; Z+ o& c
一、网卡
; K3 Z. V5 ~+ j! V5 S 640 (20).jpg 6 t) F- l+ A) `! E& x7 q

& W. Y! e" }+ K, d7 Z网卡基本单元有4个:MAC、PHY、变压器、RJ45。
7 b2 ^+ U# r0 P9 G: m
8 B) E& N! G2 ]4 G* Y7 ~; W9 T% G
: n! m, i) V" [* o+ E3 g9 Y2 z/ [5 h3 @; B
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。4 }( d2 g  A; h, v3 k0 t
6 @  r5 N% V% c+ s+ N

0 V: D% D9 h' H, `, A 640 (9).png
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7 A" k8 T: k# t( C% k* j) k+ u' r
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)。/ \3 C/ O+ T: O  @- p  G" ]- x

4 L+ C, H9 g3 n5 q& ~  B# F: i9 \0 y$ L5 K

( S7 U3 k6 @# j' w$ _1 O6 |6 A晶振是处理器自同步的时钟源。
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4 _2 K0 i7 x/ |* X5 }8 m
' K7 \/ C' B9 O4 _$ Z) H
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。
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9 q8 {, E8 ]# |: P$ C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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0 }  |5 `: a) t; a) G  T2 i- V4 ^: O

  `8 l1 H8 L  X" h6 }% ]8 y* i$ k1、MAC3 K9 ?; l4 Z) W, p, h7 ?
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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1 S3 D% R; q$ T( P4 k7 j; Q* d3 j
. V- J/ D7 m: ?& B& ^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)。" F! e, L8 ]- ^  e8 ^- d" i/ Y. S: ?
) {- e( f8 F1 }6 T

% Z6 j  e$ d3 ]' a
. F; k# x. X  P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 z  p! s6 x; B7 j# F

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1 g. g. M3 m& J4 p* [
CSMA/CD协议逻辑是:
; B' w8 h4 ]+ D, n3 v
* w8 V) s+ @, y$ v& n) b• 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;
* u& J6 S+ x5 z2 L. P/ t3 i/ L" V• 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;
5 V0 Q  D- \6 r* m8 N5 Y• 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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2、PHY% Z  F! I' V" ~3 d
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。
! e6 \& }3 i2 B, a
8 {% _# i$ P! `3 ?" 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。
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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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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。8 g' f  [/ i$ f. f/ M+ ?
' [2 e+ _( a! p' f; S3 U5 i, J3 W
3、变压器
+ a+ Z4 x6 q% Z! n变压器作用:3 L  K4 A/ ]: G2 K
• 提高传输距离、波形修复, O- M& j* W$ D  J6 T
• 电气隔离、抗干扰、防雷' a% o! h; G- e

6 y+ O7 L& H% I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。* @" y+ d3 G# Y2 f( b/ w9 I
  s* j' n3 u" C
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。
. [0 A; k+ N% F" D, d- W* {5 v4 ^, \) m' a, \- Q- k& `
4、RJ45
) o+ i0 ]! @7 j. E& URJ45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”。
, j( D- w$ _4 ~" H
* f0 r; I1 x1 C! N+ B! i" x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。
& {/ l: B0 ^1 L% ^4 h
) p) K& c% S# f) |% j2 P4 @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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2 {7 T4 y9 ^* |- a8 K4 v. ~二、典型案例
8 f* m+ j0 _" t, t# ?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。" V4 x$ J( V; E+ }# b, C
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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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; r5 P) k. ]5 p% c 640 (12).png
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* X* l7 w6 a; j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。' {, Z+ g  L0 A. Q; |' Z+ L
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