MCU常见的5种联网方案

最新推荐文章于 2025-03-13 14:28:05 发布

Lin201230

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分类专栏： STM32 文章标签：单片机嵌入式硬件

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/m0_46295154/article/details/145075259

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博主最近发现一个问题，自己做了挺多带网络功能的项目，但很少关注网络功能硬件层面是如何实现的，一般都是调调应用层的代码。处于好奇，想了解下网络的硬件是如何设计的，所以带着疑问上网搜索了一圈，顺道整理了MCU常见的几种联网方案，和大家一起分享一下。

文章目录

一、以太网的组成

在说联网方案前先来说说网络通信的必要组成部分，想要进行网络通信最少要包含：应用代码、协议栈、MAC、PHY。

1、应用代码

这没什么好说的，就是我们的业务代码，包括Socket创建、连接，数据的组包、解析等

2、协议栈

协议栈就是用来约定双方通信的规则，常见的协议栈：TCP/IP协议组、OSI协议栈、NetWare SPX/IPX协议

3、MAC控制器

MAC 是 Media Access Control 的缩写，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。以太网 MAC 由 IEEE-802.3 以太网标准定义。

4、PHY收发器

PHY 是物理接口收发器，它实现物理层。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。定义了数据传送与接收所需要的电与光信号、线路状态、时钟基准、数据编码和电路等，并向数据链路层设备提供标准接口。物理层的芯片称之为PHY。

二、MCU常见的5种联网方式

1、MCU+透传芯片（协议栈、MAC控制器、PHY收发器）

例如CH9121、CH9120，这种芯片内部集成了协议栈+MAC控制器+PHY收发器，通过串口和MCU连接。MCU只需要通过串口就能完成网络通信。这种方式用法简单但是局限挺多的，比如传输速率、IP不能灵活改变等。

反正博主没用过这种方案。

2、MCU+以太网协议芯片（协议栈、MAC控制器、PHY收发器）

例如W5500、CH395，这种芯片内部集成了协议栈+MAC控制器+PHY收发器，通过SPI/串口和MCU连接。MCU仅需简单的指令配置或调用现成的接口即可实现以太网通信。这种方案适用于性能较差的MCU，比如STM32F103，通信数据不大的话可以选择这个，一般是10M/100M自适应。

这种方案博主用的比较多，如果有需要的话可以看看我的这几篇文章，是W5500的使用例程

https://blog.youkuaiyun.com/m0_46295154/article/details/143492901

https://blog.youkuaiyun.com/m0_46295154/article/details/143525529

https://blog.youkuaiyun.com/m0_46295154/article/details/143578596

3、MCU（协议栈）+以太网控制器（MAC控制器、PHY收发器）

例如DM9000、CH390等，这种芯片内部集成了MAC控制器+PHY收发器，通过SPI/串口和MCU连接。该类实现方式所用MCU一般为通用型MCU，且MCU资源较大（如FLASH、RAM够大），该类MCU无内置MAC和PHY，如STM32F103大容量系列等，需要外接以太网MAC控制器和PHY进行以太网通信，MCU端需要运行以太网协议栈。此时一般配合外接一个以太网控制器即可实现以太网通信。

这种方案用的也挺多的（博主没用过）。