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2024年3月13日发(作者：)
以太网控制芯片 讲解及
应用
通常采用的计算机网络体系结构是一个5层结构的
模型，分别是物理层（PHY）、数据链路层（MAC）、网络
层（IP）、传输层（Transport）以及应用层（Application）。
传统的以太网控制器将PHY和MAC整合到同一个芯片中，
然后通过软件方式实现IP层及以上协议。例如，ENC28J60
就是一款内置物理层（PHY）及数据链路层（MAC）的以
太网控制芯片，要实现单片机与网络的互联必须使用软件实
现TCP/IP协议栈。对于芯片厂商来说，必须提供基本的通
信协议，如TCP、UDP等的软件代码；对于用户来说，则
必须掌握一定的以太网技术及各种协议的知识，需要花费较
多的学习时间才能掌握。一个完整系统的实现一般需要耗费
很多时间。尤其对于低端的8位单片机来说，TCP/IP协议
栈的软件实现方法会给MCU带来过重的负载，有可能无法
完成数据通信功能。
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韩国WIZnet公司生产的以太网控制芯片W5200整合了5
层结构中的前4层，即物理层、数据链路层、网络层和传输
层，并在内部利用硬件实现了TCP/IP协议栈。开发者无需
专业的网络知识，使用W5200如同控制外部存储器一样简
单，为用户提供了最简单的网络接入方法。全硬件TCP/IP
协议栈完全独立于主控芯片，可以降低主芯片负载且无需移
植繁琐的TCP/IP协议栈，便于产品实现网络化更新。
W5200特点
以太网控制芯片W5200具有以下特点：
⑴W5200支持硬件TCP/IP协议，包括TCP、UDP、ICMP、
IPv4、ARP、IGMP、PPPoE和以太网的PHY和MAC层，
TCP/IP协议的硬件实现，使得应用协议的实现更简单容易。
⑵支持8个独立的SOCKET同时工作，可同时工作在不同
的工作模式。
⑶支持低功耗模式，并支持网络唤醒，最大程度地减少功率
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消耗和发热。
⑷支持高速SPI接口（SPI MODE 0,3），SPI的时钟最高可
达到80MHz，极大地提高了网络通信的护具传输速率。
⑸内部集成32KB存储器用于发送/接受缓存。
⑹内嵌10 BaseT/100 BaseTX以太网物理层（PHY）
⑺支持自动握手（全双工/半双工，10/100M）。
⑻支持MDI/MDIX自动翻转功能。
MDI是快速以太网 100BASE-T定义的与介质有关接口
（Media Dependent Interface）。MDI是指通过收发器发送
的 100BASE-T信号，即 100BASE-TX、FX、T4和T2信
号。将集线器连接网络接口卡时，其发送和接收对是反接的。
MDI是正常的非屏蔽双绞线（UTP，Unshielded Twisted
Paired）或屏蔽双绞线（STP，Shield Twisted-Pair）连接，
而MDI-X（Medium Dependent Interface cross -over）连接
器的发送和接收对是在内部反接的，这就使得不同的设备
（如集线器-集线器或集线器-交换机），可以利用常规的UTP
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或STP电缆实现背靠背的级联。
常见的网线主要分两种，一种是争先，另一种是反线。一般
来说正线用于交换机连接路由器，交换机连接PC机；而反
线则用于交换机连接交换机，路由器连接路由器，PC机连
接PC机以及路由器连接PC机。不过近几年生产网络设备
的厂商研发了一种叫线序自适应的功能，通过这个功能可以
自动检测连接到自己接口上的网线类型，能够自动进行调
节。MDI/MDIX自动翻转功能就是带有自动翻转功能的网络
设备，在进行网络连接时，使用交叉网线或者直通网线都可
以做到联通。
⑼支持ADSL连接（带PAP/CHAP认证模式的PPPoE协
议）。
⑽不支持IP分片
⑾具有多功能LED指示输出（全双工/半双工、连接和速度
等）。
⑿工作电压为3.3V，但端口可承受5V电压
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⒀采用8脚QFN无铅环保封装
W5200适用于以下的嵌入式网络系统应用：
家用网络设备：机顶盒、数字录放设备、网络摄像机；
串口转以太网：存储控制器、LED显示器、无线应用中
继等；
并口转以太网：POS机、微型打印机、复印机；
USB转以太网：存储设备、网络打印机；
GPIO转以太网：家用网络传感器；
工厂和建筑自动化；
医疗监控设备；
嵌入式服务器等。
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