代码收藏家 以太网通信协议详解
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以太网简介
RJ45接口简介
以太网连接示意图（以RGMII接口为例）
以太网通信协议
ARP协议：获取设备物理地址，共28Byte。
UDP协议：用户数据协议，无完整机制确保另一端收到数据（类似串口），是一种无连接（数据包无序），不可靠（无握手、无应答）的通信协议，具有传输效率高，占用资源小的优点。
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以太网简介
1、以太网是指实现将几个电脑连接进行通信，他不是指一种网络，而是一个技术规范，即IEEE802.3通信协议标准。
2、以太网通信协议主要特点：低成本、通信速率高、抗干扰强。
3、以太网分类：标准以太网(10Mbit/s)，快速以太网(100Mbit/s)、千兆以太网(1000Mbit/s)、万兆以太网(10Gbit/s)
RJ45接口简介
10M/100M
| 引脚编号 | 引脚名称 | 功能说明 |
| Pin 1 | TX+ | 发送数据+ |
| Pin 2 | TX- | 发送数据- |
| Pin 3 | RX+ | 接收数据+ |
| Pin 4 | NC | 未使用 |
| Pin 5 | NC | 未使用 |
| Pin 6 | RX- | 发送数据- |
| Pin 7 | NC | 未使用 |
| Pin 8 | NC | 未使用 |
1000M
| 引脚编号 | 引脚名称 | 功能说明 |
| Pin 1 | MDI0+ | 双向数据Data0+ |
| Pin 2 | MDI0- | 双向数据Data0- |
| Pin 3 | MDI1+ | 双向数据Data1+ |
| Pin 4 | MDI2+ | 双向数据Data2+ |
| Pin 5 | MDI2- | 双向数据Data2- |
| Pin 6 | MDI1- | 双向数据Data1- |
| Pin 7 | MDI3+ | 双向数据Data3+ |
| Pin 8 | MDI3- | 双向数据Data3- |
以太网连接示意图（以RGMII接口为例）
以太网PHY芯片是物理层芯片用于信号转换(类似CAN、RS485芯片)
| 引脚名称 | 功能说明 |
|
RXC |
接收时钟线，在千兆网通信的情况下，时钟频率为125MHz，双边沿采样，采样频率为250MHz；在百兆网通信情况下，时钟频率为25MHz；在十兆网的情况下，时钟为2.5MHz |
| RXCTL | 控制接收有效 |
| RXD[3:0] | 接收数据线 |
|
TXC |
发送时钟线，在千兆网通信的情况下，时钟频率为125MHz，双边沿采样，采样频率为250MHz；在百兆网通信情况下，时钟频率为25MHz；在十兆网的情况下，时钟为2.5MHz |
| TXCTL | 控制发送有效 |
| RXD[3:0] | 发送数据线 |
| RST_N | 复位 |
| MDC | 管理数据时钟 |
| MDIO | 管理数据 |
MDIO接口时序：用该接口配置PHY芯片工作模式以及获PHY芯片的若干信息（类似IIC配置）
| 前导码(32bit) (Preamble) |
帧开始 (2bit) |
操作码(2bit) (OP) |
PHY地址(3bit) (PHYAD) |
寄存器地址(5bit) (REGAD) |
TA(2bit) | 数据(16bit) (DATA) |
IDLE(1bit) | |
| Read | 0xFFFFFFFF | 01 | 10 | XXX | XXX | Z0 | XXX | Z |
| Write | 0xFFFFFFFF | 01 | 01 | XXX | XXX | 10 | XXX | Z |
前导码(32bit)：32bit都为1。
帧开始(2bit)：01。
操作码(2bit)：读PHY芯片的时候为10，写PHY芯片的时候为01。
PHY地址(3bit)：可以最多支持8个PHY地址。
寄存器地址(5bit)：最多有32个寄存器地址来配置PHY芯片。
TA(2bit)：相当于应答信号，用于避免读传输的时候发生冲突，给MDIO切换数据传输方向，之后 读取数据。前面的Z是高阻态。
数据(16bit)：读写数据。
IDLE(1bit)：空闲状态下会被PHY芯片拉为高电平。
以太网通信协议
对FPGA主要关注以太网通信协议的物理层、数据链路层、网络层、传输层这四个层
以太网帧格式如下图所示：其中，以太网数据端包含其他层的通信协议，即对用户数据进行逐层封装，MAC的数据段是IP协议，IP协议的数据段是UDP协议、UDP协议的数据段是用户数据。
ARP协议：获取设备物理地址，共28Byte。
UDP协议：用户数据协议，无完整机制确保另一端收到数据（类似串口），是一种无连接（数据包无序），不可靠（无握手、无应答）的通信协议，具有传输效率高，占用资源小的优点。
未完待续。。。。。。
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