Linux 网络驱动实验(PHY芯片LAN8720)

嵌入式网络简介

嵌入式下的网络硬件接口

本章节讨论的都是有线网络！
注意！正点原子I.MX6U-ALPHA开发板V2.4版本以前的底板使用的网络PHY 为LAN8720，
V2.4 及其以后的版本使用的网络PHY 为SR8201F，而且网络PHY 地址有改变，大家一定要
看准自己所使用的底板版本号！原理基本一致，本章就以LAN8720 为例进行讲解。
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。所以大家在接触嵌入式的时候听到
“网卡”这两个字，不要急着在开发板上找“卡”一样的东西。
既然现在网卡已经是通过一个芯片来完成了，那么是什么样的芯片呢？这个就要先了解一
下嵌入式中的网络硬件方案。首先，嵌入式网络硬件分为两部分：MAC 和PHY，大家都是通
过看数据手册来判断一款SOC 是否支持网络，如果一款芯片数据手册说自己支持网络，一般都
是说的这款SOC 内置MAC，MAC 类似I2C 控制器、SPI 控制器一样的外设。但是光有MAC
还不能直接驱动网络，还需要另外一个芯片：PHY，因此对于内置MAC 的SOC，其外部必须
搭配一个PHY 芯片。但是有些SOC 内部没有MAC，那也就没法搭配PHY 芯片了，这些内部
没有网络MAC 的芯片如何上网呢？这里就要牵扯出常见的两个嵌入式网络硬件方案了。
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软件协议栈，直接通过SPI 来操
作W5500，简化了单片机联网方案。

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 与外部MAC+PHY 芯片的连接如图69.1.1.1 所示：

在这里插入图片描述
图69.1.1.1 主控SOC 与外置MAC+PHY 芯片连接