嵌入式网络硬件方案

news2024/11/24 14:37:48

一. 简介

本文来了解一下嵌入式有些网络中，涉及的网络硬件方案。

注意：本文说明的是有些网络。

提起网络，我们一般想到的硬件就是“网卡”，“网卡”这个概念最早从电脑领域传出来，顾名思义就是能上网的卡。在电脑领域的“原始社会”，网卡是独立的硬件，如果电脑要上网就得买个网卡插上去，类似现在的显卡一样。

但是大家现在观察自己的笔记本或者台式机主板会发现并没有类似显卡一样的网卡设备，原因是随着技术的不断发展，现在只需要一个芯片就可以实现有线网卡功能，因此网卡芯片都直接放到了主板上。

二. 嵌入式网络硬件方案

目前有两种网络硬件方案：

1. SOC 内部没有网络 MAC 外设的情况下，那就要外部接上一块网络集合 MAC+PHY 功能的芯片。

2. SOC 内部集成网络 MAC 外设，外部只需要接上一块 PHY网络芯片。

注意：目前使用第二种网络硬件方案的比较常见，也就是 SOC处理器+ 一块PHY网络芯片。

接下来分别说明这两种网络硬件方案。

1. SOC 内部没有网络 MAC 外设

我们一般说某个 SOC 不支持网络，说的就是它没有网络 MAC 。那么这个芯片就不能上网了吗？显然不是的，既然没有内部 MAC ，那么可以找个外置的 MAC 芯片啊，不过一般这种外置的网络芯片都是 MAC+PHY 一体的。比如，三星 linux 开发板里面用的最多的 DM9000 ，因为三星的芯片基本没有内部 MAC( 比如 S3C2440 、 S5PV210 ， 4412 等 ) ，所以，三星的开发板都是通过外置的 DM9000 来完成有线网络功能的， DM9000 对 SOC 提供了一个 SRAM 接口， SOC 会以 SRAM 的方式操作 DM9000 。

有些外置的网络芯片更强大，内部甚至集成了硬件 TCP/IP 协议栈，对外提供一个 SPI 接口，比如 W5500 。这个一般用于单片机领域，单片机通过 SPI 接口与 W5500 进行通信，由于 W5500 内置了硬件 TCP/IP 协议栈，因此单片机就不需要移植负责的软件协议栈，直接通过 SPI 来操作 W5500 ，简化了单片机联网方案。

优缺点：

这种方案的优点就是让不支持网络的 SOC 能够另辟蹊径，实现网络功能，但是缺点就是网络效率不高，因为一般芯片内置的 MAC 会有网络加速引擎，比如，网络专用 DMA ，网络处理效率会很高。而且此类芯片网速都不快，基本就是 10/100M 。另外，相比 PHY 芯片而言，此类芯片的成本也比较高，可选择比较少。

SOC 与一块外部 MAC+PHY 芯片的连接如下图所示：