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以太网PHY芯片应用广泛，但在“芯”紧缺的环境下，用户面临的真正痛点和困境是：产品成熟、符合工业标准的PHY芯片供应不稳定。不修改硬件如何换“芯”？如何简化设计？如何轻松实现国产化？

近两年，很多工程师在谈论以太网PHY芯片的选型以及如何简化以太网设计时可能都流下了眼泪。以太网PHY芯片应用广泛且用量巨大。然而，在“芯”紧缺的环境下，用户面临的真正痛点和困境是：质量稳定、产品成熟、符合工业标准的PHY芯片供应不稳定。

毕竟每个企业和个人的时间都是有限的，应该把重点放在技术的核心领域，才能提供最强的竞争优势。在非核心领域，如果芯片供应不稳定，他们就被迫长期滞留在该领域。芯片更换和硬件改版的周期会占用技术人员大量的精力，不利于公司专注于核心领域的发展。

今天我们就来介绍一下以太网物理层术语、常见的开发方法以及解决上述痛点的方案。

什么是PHY 和MAC 控制器

PHY指的是物理层，也是OSI的最低层。以太网PHY通常是用于发送和接收以太网数据帧的芯片。

物理层定义了数据传输和接收所需的电信号和光信号、线路状态、时钟参考、数据编码和电路，并为数据链路层设备提供标准接口。

数据链路层向网络层提供寻址机制、数据帧构造、数据错误检查、传输控制和标准数据接口等功能。数据链路层的芯片一般称为MAC控制器，即媒体访问控制子层协议。

以太网系统框图

了解了基本概念后，到了实际使用时，工程师会不断被以下问题困扰：

PHY芯片供应不稳定，价格飞涨。换板、重新调试PHY软件驱动费时费力，拉长了项目周期；

缺乏以太网电路设计积累，电路设计不合理；

网络链路不稳定：Ping不通、Ping延时过大、收发器无法启动；

EMC测试不通过：排查困难、PCB走线不合理等。

那么有没有一种解决方案可以让工程师在保证EMC稳定性的同时轻松实现嵌入式以太网功能，而不必担心使用哪种以太网PHY芯片呢？

针对以上问题，致远电子推出了ePort系列RJ45模块产品：

电子口岸产品

该产品是一个带有集成PHY 和网络变压器的RJ45 插座。符合IEEE802.3/az/u/ab标准。分立元件是模块化的，简化了电路设计。采用THT型封装，更换方便。提高了PCB板空间的利用率。外壳材质符合UL94 V-0标准；具有极低的电磁辐射和高抗电磁干扰能力；具有良好的高低温特性，满足工业级产品的要求。

此外，与传统的开发方式相比，可以大大简化硬件设计并缩短开发时间。开发方法如下图所示：

设计方案对比图

在该产品的支持下，用户只需完成MCU的MAC控制器与RJ45插座引脚之间的连线，而无需处理PHY和变压器的外围电路布局和设计。轻松实现嵌入式以太网的所有功能。

产品详细参数见下表：

产品参数表

ePort产品分为ePort-M（100Mbit/s）和ePort-G（100Mbit/s）。供应有保障，零部件中国制造，极大满足了本地化需求。即使PHY芯片短缺，模块也会自行完成修改和适配。使用该模块的用户无需进行硬件修改，彻底摆脱以太网PHY核心修改的问题。

审稿人：彭静