38、嵌入式系统网络与互联网应用全解析-优快云博客

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嵌入式系统网络与互联网应用全解析

1. 以太网（Ethernet）

以太网是通用计算中广泛使用的局域网，因其普及性和以太网接口的低成本，在嵌入式计算网络中也得到了大量应用。尤其是以PC为平台，且网络无需满足严格实时要求的场景下，以太网十分实用。

以太网的物理结构简单，是具有单一信号路径的总线，标准允许使用多种实现方式，如双绞线和同轴电缆。与I2C总线不同，以太网节点不同步，可随时发送比特。若两个节点同时传输，消息会损坏，因此采用载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）仲裁方案。

CSMA/CD算法流程如下：

graph TD
    A[Start] --> B{Collision?}
    B -- No --> C[Transmit]
    B -- Yes --> D[Abort]
    D --> E[Wait backup]
    E --> F[Increment]
    F --> B
    C --> G{Done?}
    G -- No --> B
    G -- Yes --> H[Finish]

节点有消息时，先等待总线空闲再开始传输，同时监听。若听到干扰传输的其他信号，停止传输并等待重传，等待时间随机，且与消息中止次数的指数函数相关。这种指数退避技术可防止网络在高需求时过载，随机因素降低了两条消息反复干扰的可能性。

以太网的最大长度取决于节点检测冲突的能力，实际中可长达数百米。以太网数据包格式包含前导码、起始帧、目的地址、源地址、长度、填充、