21.交换机 MAC PHY 网络变压器
1.交换机
没有IP路由功能、仅处理数据链路层的交换机叫做二层交换机。
带有IP路由功能的交换机叫做三层交换机。
交换机与路由器的区别：
1.工作层次不同 ：交换机主要工作在数据链路层（第二层） 路由器工作在网络层（第三层）
2.转发依据不同：交换机转发对象：MAC地址。（物理地址）路由转发对象：IP地址。（网络地址）
3.主要功能不同：交换机主要用于组建局域网，连接同属于一个子网的所有设备，负责子网内部通信（广播）。路由主要功能是将由交换机组好的局域网相互连接起来，或者将他们接入Internet。
交换机能做的，路由都能做。路由可以分割广播域（子网），可以提供防火墙功能。交换机不可以。
MAC控制器、PHY芯片、网络变压器和R45接头，有的系统会有DMA控制。
一般系统中CPU和MAC以及DMA控制器都是集成在一块芯片上的，PHY包含大量模拟器件，而MAC是典型的数字电路，MAC集成进CPU而将PHY留在片外。为了节省空间简化设计，很多时候网口的变压器和R45的接头集成在一起。
3.PHY
以太网收发物理层接口收发器。STA（管理实体，⼀般为 MAC 或 CPU）通过 MII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。
作用：
PHY的主要功能是将数字信号转成模拟信号，然后在网线或者光纤传输。因为模拟信号和数字信号的不同，因此，大部分的PHY都是单独做到一个芯片内的。
PHY与MAC通过MII接口进行数据传递，对发送的数据进行编码，对接收的数据进行解码。
4.MAC
MAC(Media Access Control) 即媒体访问控制层协议。MAC 由硬件控制器及 MAC 通信协议构成。主要负责控制与连接物理层的物理介质。位于OSI 七层协议中数据链路层。
作用：
1）封装网络层的数据，将数据封装为帧，实现帧同步对目标MAC地址和源MAC地址进行处理，对PHY传输错误时进行校准。
2）控制PHY芯片
⼀般以太⽹ MAC 芯⽚的⼀端连接 PCI 总线，另⼀端连接 PHY 芯⽚上通过 MII 接⼝连接。
MAC 层与 PHY 芯⽚之间的传输标准。
MDIO协议（SMI协议）
一个MDC时钟线，一个MDIO双向传输的数据线。MDIO是用来连接主设备和多个PHY设备，通过MDIO来传输数据。
| 简述 | Pins | 速率计算 | |
| MII | （Medium Independent Interface，媒体独立接口）、基本的100Mbps10Mbps接口、16根线 | RXD[3:0] TXD[3:0] TX_ER发送数据错误提示信号 TX_EN发送控制引脚 RX_ER接收数据错误提示信号 RX_DV接收数据引脚 TX_CLK,RX_CLK,参考时钟 CRS载波侦测信号 COL冲突检测信号 （这两个引脚一般用在半双工的模式，一般用不着） | Clock=25MHz or 2.5MHz 数据位宽4bit（一个时钟周期传输4bit数据） 100Mbps=25MHz*4bit 10Mbps=2.5MHz*4bit |
| RMII | 在MII基础上精简100Mbps/10Mbps接口；通过提升Clock频率保持与ＭII一样的速率； | TXD[1:0]，RXD[1:0]， TX_EN, RX_ER, CLK_REF, CRS_DV | Clock=50MHz 数据位宽2bit 100Mbps=50MHz*2bit 10Mbps是利用10个周期采样一次数据相当于10Mbps=50MHz/10*2bit |
| SMII | 串行MII 100Mbps10Mbps接口；进一步提升Clock频率保持与MII一样的速率； | TXD[0] RXD[0] SYNC CLK_ REFO | Clock=125MHz 数据位宽1bit 串行数据帧一帧=10bi数据（8bit data+2bit control） 计算有效带宽时,需要减去控制位100Mbps=125MHz*（8bit/10bit） 10Mbps是利用10个周期采样一次数据相当于10Mbps=12.5MHz*（8bit/10bit） |
| GMII | 在MII接口基础上提升了数据位宽和Clock频率，成为1000Mbps接口， | TXD[7:0] RXD[7:0] TX_ER,TX_EN RX_ER,RX_DV GTX_CLK,RX_CLK, CRS, COL | Clock=125MHz 数据位宽8bit 1000Mbps=125MHz*8bit |
| RGMII | GMII的简化版本 | TXD[3:0] RXD[3:0] TX_EN（TXCTL）发送使能信号 RX_DV（RXCTL）接收数据有效信号 TX_CLK, RX_CLK, CRS, COL | Clock=125MHz 数据位宽4bit（一个时钟周期里上升沿取TX\RX的0-3bit下降沿取TX\RX的4-7bit所以其实还是在一个时钟周期里卖取了8bit数据） 1000Mbps=125MHz*8bit 100Mbps=25MHz* 4 10Mbps=2.5MHz* 4 |
| SGMII | 串行GMII为了达到1000Mbps时钟频率提升 | RXD[0] TXD[0] RX_CLK | Clock=1250MHz、数据位宽1bit 串行数据帧一帧=10bit数据（8bit data+2bit conol） 计算有效带宽时需要减去控制位 1000Mbps=1250MHz*（8bit/10bit） |
6.⽹络变压器
网络变压器一般由共模电感，中心抽头，变压器这三部分构成。
网络变压器有两种，一种共模电感在前面，（共模电感一>变压器），一种（变压器一>共模电感）。网络变压器中的变压器应数为1:1，即网络变压器为1:1传输交流信号。选共模电感在后面。
作用
信号传输：阻抗匹配（BobSmith电路），滤除共模干扰，增强信号，可传递更远距离
隔离：隔离PHY端和RJ45端直流分量，隔离外部干扰，防雷击，耐2kV~3kV
耦合：外部设备为不同电平时，仅耦合交流信号，电平与PHY端一致，可保护PHY芯片
Bobsmith电路作用：浪涌防护；降低EMC测试辐射。
RJ45 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，RJ 是 Registered Jack 的缩写，意思是“注册的插座”。
在以太网中只使 用了 1、2、3、6 这四根线，其中 1、2 这组负责传输数据（TX+、 TX-），而 3、6 这组负责接收数据（RX+、RX-），另外四根线是备用的。
