以太网结构大框架

    随着时代的发展，我相信大家对网络都有一个基本的认识吧，10M，100M,1000M网已经成为了我们的日常，网络也是我们获取外面信息的一个非常重要的渠道。下边我将从硬件角度对网络通信的物理层由MAC—>PHY—>变压器—>RJ45进行说明，主要在于MII，RMII，GMII，RGMII，电流型PHY电路，电压型PHY电路，网络变压器的设计，RJ45线序的总结。

并不一定都是独立的芯片，主要有以下几种情况

• CPU内部集成了MAC和PHY，难度较高
• CPU内部集成MAC,PHY采用独立芯片(主流方案)
• CPU不集成MAC和PHY，MAC和PHY采用独立芯片或者集成芯片(高端采用)

MAC结构及原理

    MAC(媒体访问控制子层协议)，也称硬件地址。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并是否发生传输错误，如果没有这去掉，控制信息发送至LLC层。

    MAC是media access control的缩写，是以太网标准里定义的一个Control，通常集成在芯片里，挂载在CPU的数据总线上，它主要的功能是打包CPU发送的数据给PHY，或者解包从PHY收到的数据给CPU，MAC对外通信的接口叫做MAC接口。通常情况下，它实现MII/GMII/RGMII接口，来同行业标准PHY器件实现接口。

    芯片内部包括MII/RMII/SNI 接口、发送模块、接收模块、MII寄存器、自动协商机制、时钟发生器、ADC、DAC、（Auto-MDIX）自动交叉线等模块。

  以太网MAC芯片的一端接计算机PCI总线，另外一端就接到PHY芯片上，通过MII，RMII，GMII,RGMII等介质接口于PHY进行通信。

PHY结构及原理

什么是PHY

 PHY是物理接口收发器。其物理层定义了数据传送与接收所需要的光电信号、线路状态、时钟基准、数据编码等电路，并向数据链路层设备提供标准接口。一般PHY芯片为模数混合电路，负责接收光、电这类模拟信号，经过解调和A/D转换后通过MII，RMII，GMII，RGMII等介质接口将信号交给MAC芯片进行处理。一般MAC芯片为纯数字电路。
  PHY在发送数据时，收到MAC发过来的数据（对PHY来说没有帧的概念，发过来的都是数据），然后在把并行数据转化为串行数据，在按照物理层的编码规则吧数据进行编码，再经过D/A转化通过模拟信号传输出去。接收时流程相反。
  PHY的作用①是外界网络和MAC的通信桥梁。②实现CSMA/CD（多点接入载波监听/冲突检测)的部分功能，可以检测到网络上是否有数据在传送，如果有数据在传送中就等待，一旦检测到网络空闲，再等待一个随机时间后将送数据出去。冲突检测机构可以检测到冲突，然后各等待一个随机的时间重新发送数据。

  PHY芯片的内部结构可参考下图

PHY的种类

如下图所示，PHY的种类由电压输出型、电流输出型DAC模块决定

    电压输出型DAC转换器虽有直接从电阻阵列输出电压的，但一般采用内置输出放大器以低阻抗输出。直接输出电压的器件仅用于高阻抗负载，由于无输出放大器部分的延迟，故常作为高速DA转换器使用。

    电流输出型DAC转换器很少直接利用电流输出，大多外接电流—电压转换电路得到电压输出，后者有两种方法：一是只在输出引脚上接负载电阻而进行电流—电压转换，二是外接运算放大器。

    用负载电阻进行电流—电压转换的方法，虽可在电流输出引脚上出现电压，但必须在规定的输出电压范围内使用，而且由于输出阻抗高，所以一般外接运算放大器使用。

    没有参考设计时，怎么判断PHY驱动方式是电流还是电压型的？电流型其MDI接口的IO类型描述为IO/D，D意为其是开漏输出，在没有外部拉高的情况下无法输出高电平，因此电流型PHY其变压器抽头需要接驱动电压。

以88E1111为电流型，其IO描述如上图。 

 

电流型PHY

    电流型PHY：指PHY芯片把MAC给的数据进行串并转换，编码后经DAC输出，而DAC为电流型输入，即芯片为电流型PHY。

    电流型PHY工作原理：由于PHY芯片的DAC为电流型输入，即需在外部提供一个偏置电压，再由PHY芯片将编码后的数据以差分电流的形式输出，并在100Ω电阻上产生其对应的电压，最后在通过网变压器把信号传出（电流方向为红色箭头方向）。

    有的PHY芯片内部会集成差分电阻，具体以所用芯片手册为则。VDD的作用为为电路提供电流和为差分信号提供直流偏置，VDD由PHY芯片决定。电阻需靠近PHY芯片放置。

  电流型PHY需要在网络变压器中间抽头提供一个VDD电压。

电压型PHY

    电压型PHY：指PHY芯片把MAC给的数据进行串并转换，编码后经DAC输出，而DAC为电压型输出，即芯片为电压型PHY。

    电压型PHY工作原理：直接由PHY芯片将编码后的数据以差分电压的方式输出，此时网络变压器中间抽头不需要提供偏置电压，所以网络变压器中间抽头一般接0.1uF的电容，为高频干扰提供一个低阻抗回路。

  电压型PHY在网络变压器中间抽头接0.1uF电容。

    在不使用变压器的情况下将以太网收发器（PHY）电容耦合在一起是一种常见的做法，以减少BOM成本和PCB面积。

1、两个电流型 PHY 直连，如果两片 PHY 型号完全一致，那么，RX,TX信号线直连就可以了。否则，按下图所示连接：TX1,RX1与TX2,RX2分别是两片 PHY 的差分信号线，注意 RX,TX 交叉连接，VDD 分别是两片 PHY 的 UTP 端口电压。

2、两个电压型 PHY直连，如果两片PHY 型号完全一致，那么，RX,TX信号线直连就可以了。否则，按下图所示连接：TX1,RX1 与 TX2 ,RX2 分别是两片 PHY 的差分信号线，注意 RX,TX 交叉连接。

3、电压型与电流型PHY直连 如下图：左侧TX1，RX1是电流型PHY 接法，VCC1是UTP 端口电平，右侧TX2，RX2是电压型PHY 接法，注意RX,TX 交叉连接。

4、接收端带内部直流偏置的以太网PHY与电压型PHY连接。

5、KD3004芯片外部互联时直接加100nF电容即可。

总结：

• 1.以太网PHY连接，不使用变压器时需要用电容耦合连接，两端都需要上拉到对应的偏置电压，上拉电阻决定了实际数据线上的直流电平，设计时按20mA设计。通常使用50ohm上拉到3.3V。

• 2.网口连接一般使用交叉连接方式，即TX接RX。

• 3.网口连接一般建议采用变压器连接，如不使用变压器，避免走线过长

MAC和PHY的管理通道

    SMI接口主要是传输链接状态、传输速度与选择、断电、低功率休眠状态、TX/RX模式选择、自动协商控制、环回模式控制等。

为什么说读取的phy最多32个?

    因为mdio中读取的phy只提供5bit的字节即最高11111 转成十进制就是31即0-31就是32个，但这是从读取的方式判断的，而mdio读取是依照phy芯片本身地址空间就5位

    为什么说reg地址最多32个？

    同样mdio中读取的reg只提供5bit的字节即最高11111 转成十进制就是31即0-31就是32个

    PHY 芯片寄存器地址空间为 5 位，地址 0-31 共 32 个寄存器， IEEE 定义了 0-15 这 16 个寄存器的功能， 16~31 这 16 个寄存器由厂商自行实现。也就是说不管你用的哪个厂家的 PHY 芯片，其中 0~15 这 16 个寄存器是一模一样的。 仅靠这 16 个寄存器是完全可以驱动起 PHY 芯片的，至少能保证基本的网络数据通信。

网络变压器

网络变压器基础三大件为：

T件(Transformer，变压器)；

K件(Common mode Choke，共模扼流圈)；

A件(Center Tapped Auto-Transformer，中心抽头自耦变压器)。

根据组合方式不同，网络变压器又分为：

单T件网络变压器；

T件+K件网络变压器；

T件+三线穿环K件网络变压器；

T件+K件+A件网络变压器。

单T件网络变压器

    顾名思义，单T件网络变压器就是由一个1:1的变压器组成。根据变压器电磁耦合的原理，当平衡信号作用于双绞线(UTP)上时，变压器初级上可以无损地感应出同等大小的信号，从而实现信号的传输。

单T件网络变压器信号传输示意图(图源：书籍《网络变压器》)

    另外网络变压器还可以阻断EMI在其初级-次级线圈之间互相传播。

    当EMI作用于双绞线(UTP)上时，由于双绞线的特点，Pin6和Pin4上EMI电压的波形可以认为完全相同，所以它们在次级上、下两个线圈中引起的电流大小相等、方向相反，因此两电流在磁环内引起的磁通变化互相抵消；磁通变化为零，意味着次级上、下两个线圈对EMI信号呈现的感抗为零，所以EMI信号可以无损地通过线圈到中间抽头，再经过R1、C1串联电路泄放到地线。

    同理，来自设备内部的EMI信号也会通过初级线圈的中间抽头和C2泄放到地线，从而减少了设备通过UTP对外发射地EMI幅度。

单T件网络变压器EMI传输示意图(图源：书籍《网络变压器》)

T件+K件网络变压器

    因为非理想变压器存在寄生电容，EMI信号会有部分通过寄生电容耦合到变压器的初级端；所以为了进一步阻断EMI在初级-次级线圈之间互相传播，可以在单T件网络变压器的基础上，再在变压器的初级端或次级端串联一个K件(Common mode Choke，共模扼流圈)，这就是T件+K件网络变压器。

    当平衡信号通过K件时，K件上、下两个线圈中的电流大小相等、方向相反，即两电流在K件磁环内引起的磁通变化互相抵消；意味着K件对平衡数据信号呈现的感抗为零，所以数据信号可以无损地在K件中传输。

T件+K件网络变压器信号传输示意图(图源：书籍《网络变压器》)

    当EMI信号通过K件时，K件上、下两个线圈中的电流大小相等、方向相同，即两电流在K件磁环内引起的磁通变化相互叠加，意味着K件对EMI信号呈现一定的感抗，所以EMI信号通过K件时会产生较大的衰减。

K件对EMI信号呈现的感抗大小为：

式中： f为EMI信号的频率； L为K件的感值(约为10uH)。

T件+K件网络变压器EMI传输示意图(图源：书籍《网络变压器》)

    K件放置于线路侧虽然可以较好的抑制EMI干扰，但是由于增加了共模电感的阻抗，会影响到变压器中心抽头的75R端接效果，所以对于电压型的PHY，一般选用共模电感在PHY侧的网络变压器；    

 

   另外，若使用POE，共模电感在线路侧会因为POE的供电电流而导致磁饱和，使得共模抑制效果大大降低，所以POE场景也不能使用共模电感在线路侧的变压器。

    但是对于电流型的PHY，则不能将共模电感放置在PHY侧。当正常数据信号的瞬时电流通过其中一个线圈或者两个线圈时，K件磁环内部磁通变化不为零，意味着K件会对正常信号产生一个高阻抗，从而影响正常信号的传输。

电流型PHY在T件+K件网络变压器中的信号传输示意图

T件+三线穿环K件网络变压器

    对于电流型的PHY芯片，K件放置于PHY侧会影响信号传输，而K件放置于UTP侧又会影响中心抽头的阻抗匹配，所以为了解决该问题，设计师设计出T件+三线穿环K件网络变压器，这种网络变压器的K件是由三根引线一起并行在磁环上穿绕同样匝数而得到的。

T件+三线穿环K件网络变压器(图源：书籍《网络变压器》)

    当T件+三线穿环K件网络变压器应用于电流型PHY场景时，正常数据信号的瞬时电流从Vcc端流出，经过中间的线圈后再通过上、下两个线圈进入PHY芯片中，但三线穿环K件中的总电流总是为零，即总磁通变化也为零，所以数据信号可以无损地在三线穿环K件中传输。

电流型PHY在T件+三线穿环K件网络变压器中的信号传输示意图

    三线穿环K件的缺点就是EMI信号也可以无损通过。当共模EMI电流通过三线穿环K件时，同理，三线穿环K件上、中、下三个线圈中的总磁通变化为零，所以无法对EMI信号起到衰减作用。

K件+T件+K件 网络变压器线路

 双EMC+T件线路

    本款网络变压器线路由2个K件+1个T件组成，也就是在普通网络变压器线路上再增加一个CMC,从双方增加抑制EMI NOISE的能力

T件+K件+A件网络变压器

    既想将K件放置于UTP侧，又不想影响阻抗匹配，这时就可以在K件和UTP之间再增加一个自耦变压器，这样就形成了T件+K件+A件网络变压器。

T件+K件+A件网络变压器(图源：书籍《网络变压器》)

    当平衡数据信号经过自耦变压器上、下两个线圈时，其电流方向相同，即两电流在A件磁环内引起的磁通变化互相叠加；意味着A件对数据信号呈现的感抗很大，不会影响正常数据的传输。

T件+K件+A件网络变压器信号传输示意图(图源：书籍《网络变压器》)

    而EMI信号经过自耦变压器上、下两个线圈时，其电流大小相等，方向相反，所以它们在A件磁环内部引起的磁通变化互相抵消，意味着A件对EMI信号呈现的感抗为零，可用两根短导线代替其上、下两个线圈，所以EMI信号将通过中心抽头、R1-C1串联电路泄放到地线上，从而降低了UTP传送到网卡上的EMI幅度(A件泄放EMI的原理与T件次级线圈相同)。

T件+K件+A件网络变压器EMI传输示意图

注意：网络变压器中的K件和A件虽然都能阻断EMI在UTP与网卡之间互相传播，但是它们对数据电压信号也有一定的负面作用，因为K件和A件都具有寄生和分布参数。

    例如，K件和A件各自两个线圈之间都有线间电容，这些电容都是并联在Ping6-Pin4两端点的，在网络变压器输出或输入端并联电容，必定会压缩其高频端的频带。网络变压器的频带变窄，将使数据信号的上升沿和下降沿变慢，最终导致传送速率降低。

    因此，在网络变压器中安排一个K件和一个A件，或者在其T件初级侧、次级侧各安排一个K件就足够了，如果再增加K件或A件的数目，不仅增加生产成本，还会降低数据传输的速率。 由于T件次级线圈起到A件的作用，所以目前市面上大多数网络变压器是由T件和K件组成的。

    我们常见的网络变压器有这两种：

    一种共模电感在前面，如图一（共模电感—>变压器），

    一种共模电感在后边，如图二（变压器—>共模电感）。

     网络变压器中的变压器匝数为1：1，即网络变压器为1：1传输交流信号。

    网络变压器的作用

    这个变压器到底是什么作用呢，可不可以不接呢。从理论上来说，是可以不需要接变压器，直接接到RJ45上，也是能正常工作的。但是呢，传输距离就很受限制，而且当接到不同电平网口时，也会有影响。而且外部对芯片的干扰也很大。当接了网络变压器后，它主要用于信号电平耦合，没有进行电平转换，严格来说，用线直连也是可以的，但是距离长了传输信号质量会很差。

加变压器有哪些作用？

①.滤除共模干扰：因为网络变压器有共模电感，所以能有效滤除共模干扰，增强信号质量，提高传输距离。

②.隔离：因为有变压器的作用，信号是通过磁传播的，能有效隔离PHY端和RJ45端的直流分量。当接到不同电平（如有的PHY芯片是2.5V，有的PHY芯片是3.3V）的网口时，网络变压器仅耦合交流信号，使电平与PHY端保持一致，保护PHY芯片。还有使芯片端与外部隔离，抗干扰能力大大增强，而且对芯片增加了很大的保护作用（如雷击）。

③.抗干扰：PHY端的中心抽头可为信号提供直流偏置；或者为共模电流提供一个低阻抗路径。

④.优化波形：由于有共模电感及中心抽头电容或电源的存在，能有效的滤除信号中的杂波，优化传输波形。 

⑤.可以增强信号，使其传输距离更远。

    总的来说，网络变压器主要有信号传输、阻抗匹配、波形修复、信号杂波抑制和高电压隔离等作用。

中心抽头作用：

1. 通过提供差分线上共模噪声的低阻抗回流路径，降低线缆上共模电流和共模电压;

2. 对于某些收发器提供一个直流偏置电压或功率源。

    大部分时候中心抽头增加滤波电路并不能很好的抑制共模干扰信号，因此很多工程师会选择带共模电感的隔离变压器，或者在网口差分信号走线上预留共模电感的位置。

英文翻译：每半个线圈有方向相反大小相等的共模电流，使得变压器磁心内的磁力线相互抵消。 

    所以对于不同的问题频率点，我们可以选择不同的电容值提供低阻抗返回路径，对于不同芯片、不同PCB板，容值的最佳选择需实际尝试。   

    集成的RJ45共模抑制可以做的更好些，寄生参数影响也比较小；选用独立器件有一个好处，就是可以把隔离变压器下面的地分开，即GND和PGND，内部的共模干扰不但不会出去，外部网线即使耦合噪声也会通过网线对PGND的分布电容下到机壳上。 

共模电感的应用：

    网络变压器集成的共模电感可以有效抑制共模电流引起的EMI问题，但需要特别注意共模电感的放置，如果放在芯片侧则不适用于电流驱动型的芯片，如下图所示，当有用的信号电流流过共模电感一个线圈，或在两个线圈中电流方向相同的时候，共模电感磁芯中的磁力线不能互相抵消，此电感会对有用信号产生，从而影响有用信号。

  

    为解决电流驱动型芯片共模电感放置芯片侧影响有用信号传输的问题，三线共模电感应运而生。流过中心抽头线圈中的电流与有用信号线圈中的电流磁场互相抵消，减小线圈阻抗，保证有用信号的质量，3线共模电感如下图所示：

    对于电流驱动型PHY芯片，共模电感要放于线缆侧，如下图应用。自耦变压器用于混合模式的端接。    

总结

    网络变压器T件初级线圈一次级线圈的隔离层和K件的电感都是用来阻断EMI在上述回路中传播的。T件初级线圈中心抽头通过0.1μF电容交流接地，次级线圈通过1000pF电容与75Ω串联支路交流接地。这两条支路可将EMI中的高频部分激放到大地上，实际上也起到阻断EMI的传播作用。

 网络变压器内部设计

    前面介绍了网络变压器的内部结构，下面说下变压器有什么区别及在原理图中该如何设计：

①.电压驱动型的PHY，2线共模电感可以放在PHY侧或线缆侧（RJ45）。
②.电流驱动型的PHY，2线共模电感只能放在线缆侧（RJ45），因为电感会对电流驱动有阻碍作用，影响网络的传输。

③.电流驱动型的PHY，3线共模电感要放在PHY侧。

④.电压驱动型的PHY，3线共模电感要放在PHY侧。

⑤.电流或电压驱动型的PHY，若为2线共模电感+自耦变压器形式，自耦变压器放在RJ45侧。

⑥.与电流驱动型PHY连接的网络变压器的中心抽头接VCC，VCC为PHY的供电电压。

⑦.与电压驱动型PHY连接的网络变压器的中心抽头接对地电容。

    phy芯片UTP口驱动类型决定中心抽头接地还是接电源，如果是电压驱动的就要接地；如果是电流驱动需要接电源！为什么有些接 2.5v？而有些又接3.3v呢？是因为你的PHY芯片资料里规定的UTP端口电平决定。如果是2.5v的就上拉到2.5v，如果是3.3v的就上拉到 3.3v！

网络变压器外部设计

中心抽头分两个部分，一个是初级的中心抽头，一个是次级的中心抽头，这两个中心抽头的作用也分别是不同的。

网络变压器初级的中心抽头作用：为变压器中Rx/Tx信号提供直流偏置

网络变压器次级的中心抽头作用是：为共模电流提供低阻抗路径，降低共模电流/电压。

电流型PHY（未集成差分电阻）

 电流型PHY（集成差分电阻）

电压型PHY

 无论电流型还是电压型PHY，变压器的初级线圈中心抽头通过0.1μF电容交流接地。

次级中心抽头

Bob Smith电路：

理想的中心抽头的变压器，所有的共模电流通过中心抽头返回到源。作用如下：

１，通过提供差分线上的共模噪声的低阻抗回流路径，降低线缆上共模电流和共模电压。针对不同的问题频率点，可选择相应的电容值提供其低阻抗的回返路径

２，对于某些收发器提供一个直流偏置电压或功率源

３，网络变压器中心抽头需要接电容，此电容对网口辐射发射有着很大的影响。经测定，此电容值采用100ＰＦ时可以达到最佳效，但这只是针对某特定芯片特定ＰＣＢ板，对于不同芯片以及不同ＰＣＢ板，此容值需要实际去尝试。

网络变压器中间抽头电容多大

网络变压器中间抽头电容的大小应该根据具体的电路要求而定，一般可通过计算得出合适的电容值。

一、网络变压器中间抽头电容的作用

网络变压器中间抽头电容是连接变压器二次端子和地的一个电容器。它的作用是降低变压器的高频损耗，提高变压器的效率和稳定性。同时，中间抽头电容还能起到隔直流的作用。

二、网络变压器中间抽头电容的计算方法

网络变压器中间抽头电容的大小应该根据具体的电路要求而定。一般可通过以下公式计算：

C = 1 / (2π× f × Z)

其中，C表示电容，f表示工作频率，Z表示中间抽头的阻抗。

根据公式可以看出，电容的大小和工作频率以及中间抽头的阻抗息息相关。需要根据具体情况进行计算才能得出合适的电容值。

三、网络变压器中间抽头电容的选择

网络变压器中间抽头电容的大小应该根据具体的电路要求而定。一般来说，当工作频率较高时，需要选择较小的电容值；当工作频率较低时，可以选择较大的电容值。

同时，应该选择合适的电容器类型，如聚丙烯膜电容器、电解电容器等。需要考虑电容器的耐压、温度、寿命等因素，以确保其能够长期稳定地工作。

四、网络变压器中间抽头电容常见问题及解决方案

1.中间抽头电容老化或损坏。

解决方案：更换电容器。

2.电容器容值不准确或偏差过大。

解决方案：选用精度较高的电容器，或者进行电容补偿调整。

3.电容器温度过高。

解决方案：增加散热器，或者换用工作温度范围更广的电容器。

总之，选择合适的中间抽头电容对于网络变压器的稳定性和效率来说非常重要。需要根据具体的电路要求和计算公式来选择电容器的类型和大小，以确保变压器能够长期稳定地工作。同时也需要注意电容器的常见问题及解决方案，以保障网络变压器的正常工作。

RJ45介绍

1.网线的介绍

  RJ45 网线插头又称水晶头，共有八芯做成。双绞线由8根不同颜色的线分成4对绞合在一起，成对扭绞的作用是尽可能减少电磁辐射与外部电磁干扰的影响，双绞线可分为非屏蔽双绞线(UTP：Unshielded Twisted Pair)和屏蔽双绞线(STP：Shielded Twisted Pair)两种类型。

RJ45网络传输线分为直通线、交叉线和全反线。

直通线用于异种网络设备之间的互连，例如，计算机与交换机。

交叉线用于同种网络设备之间的互连，例如，计算机与计算机。

全反线用于超级终端与网络设备的控制物理接口之间的连接。

下面将介绍一下各线的作用和区别。

  1.直通线：又叫正线或标准线，两端采用568B做线标准，注意两端都是同样的线序且一一对应。直通线是应用最广泛，现在最常用的线。不同设备之间,比如路由器和交换机、PC和交换机等。
  2.交叉线：又叫反线，线序按照一端568A，一端568B的标准排列好线序，并用RJ45水晶头夹好。交叉线一般用于相同设备的连接，比如路由器和路由器、电脑和电脑之间；很多也支持直通线了，但建议还是使用交叉线。

  

       3.568B线序：

① 白-橙、② 橙、③ 白-绿、④ 蓝、⑤ 白-蓝、⑥ 绿、⑦ 白-棕、⑧ 棕。
口诀1：橙蓝绿棕，浅色在前，三五互换。
口诀2：白橙橙，白绿蓝，白蓝绿，白棕棕
  

      4.568A线序：

① 白-绿、② 绿、③ 白-橙、④ 蓝、⑤ 白-蓝、⑥ 橙、⑦ 白-棕、⑧ 棕
口诀1：绿蓝橙棕，浅色在前，三五互换
口诀2：白绿绿，白橙蓝，白蓝橙，白棕棕

T568A和T568B，区别在于1、2对和3、6对位置相反：

        之所以会有直连和交叉两种线序的差别，由于在auto MDI/MDIX功能出来之前，相同端口的对接需要通过网线将本端发送连接到对端接收，这样才能正常通信，比如在100base-TX中，1、2为发送线对，3、6为接收线对，需要通过网线将本端1、2连接到对端3、6，本端3、6连接到对端1、2才能正常建链。
  下面就来说一下关于网线的这些事，其实我们目前在网上或线下购买的基本都是直通线，那上边不是说了同种设备相连接需使用的是交叉线吗，然而我们在两台电脑直连时，也能正常的通信。其实这能正常通信的原因是现在很多的网络芯片（PHY芯片）基本都是支持自动翻转的，基本都支持auto MDI/MDIX，直接使用TB568B的直连线即可。大都带有自动识别转换功能，无论是交叉线还是直连线，均可自动转换连通。PHY它会自动的监听用户的网线接入状态，但接反时它内部会自己翻转。

    所以现在在购买网线时都不需要考虑购买型号了，极大的方便我们的生活。目前大多数PHY芯片都支持，PN差分对之间支持对内交换（P和N可以互换），差分对与差分对之间支持互换（差分对1和差分对2互换）。

    仔细观察10/100M base TX RJ45 接口引脚功能定义，会发现实际用到的只有1236这4根线。其他4根即使没有也不会影响正常通信。不过这种线只适用于百兆网络，不能应用于千兆。一些无良商家为了省成本也会只使用4根线。

10/100M base TX RJ45 接口引脚功能定义
Pin    Name    Description
1    TX+    Transmit Data +（数据发送+）
2    TX-    Transmit Data - （数据发送-）
3    RX+    Receive Data + （数据接收+）
4    N/C    未用
5    N/C    未用
6    RX-    Receive Data - （数据接收-）
7    N/C    未用
8    N/C    未用
 

MDI有3种不同的模式，分别是：

MDI Auto (自动识别线序，并协商收发的顺序)
MDI Normal(固定收发引脚)
MDI Across(固定收发引脚,但与normal相反)

MDI Auto
自动模式就是自动识别线序，并协商收发的顺序。保证了不管使用何种线序的网线，也不论对端设备是否是同种类型的，都可以正常通信。

这种模式最常用，也是交换机的默认配置。它的好处就是可以不用考虑双绞线的类型，也不用关心对端设备是否支持MDI，都能够正常工作。

MDI Normal
普通模式就是直连模式，收发引脚固定，且不会翻转。在这种模式下不管端口是否处于自协商状态，都不会进行收发线序的协商。

在Normal模式下，设备的发送引脚对应到水晶头的线对A（和C），接收引脚对应B（和D）。如果连接的两端都处于Normal模式，且使用直连网线相连，就会把两端的接收和接收连接，发送和发送连接，设备无法正常工作。

正确的接法应该是：

两台工作于Normal模式的设备对接，必须使用交叉网线。

一端是Normal模式，另一端是Across模式，则必须使用直连网线。
 

实际应用中，大多数都使用568B的标准，通常认为该标准对电磁干扰的屏蔽更好。

2.不带变压器RJ45线序

下图为RJ45内部不带变压器座子的线序，即网线的线序：

3.带变压器RJ45线序

下图为RJ45内部带变压器座子的线序：

4.带变压器RJ45内部结构图

下图为RJ45内部带变压器的内部结构图：

    变压器线圈上的标注的这个小黑点，其实是表示是同名端的意思。同名端具体指的是：当两个互感线圈通入电流，所产生的磁通方向相同时，两个线圈的电流流入端称为同名端(又称同极性端)，反之为异名端。

    左边线圈的电流是从1端流入，右边线圈的电流是从3端流入，两线圈产生的磁通方向是一致的(相助)，则1端和3端为同名端，2端和4端为同名端，1端和4端为异名端，2端和3端为异名端。 

以太网PCB设计

 核心原理就是：做好隔离，避免耦合！

1. 以太网芯片的设计要求：

A. 以太网芯片距离MAC的距离尽量短，并留出绕等长的空间，收发同组同层等长。参考时钟，控制范围可在±50mil。 

B. 复位电路适当远离时钟信号和TX、RX。

C. 时钟电路尽量靠近以太网芯片，并且远离板边和高频信号。

D. 变压器和以太网芯片之间的距离控制在5inch以内，且变压器尽量靠近RJ45网口。

E. 千兆以太网的差分对优先选择最优的信号层进行布线，且线路上过孔不超过2个。

F. 差分线换层时在不超过200mil的范围内增加回流过孔。

G. 电流型PHY的 2个49.9Ω 电阻器和 0.1μF 去耦电容器放置在 PHY TD± 和 RD± 引脚附近。有些  PHY芯片可能内部集成差分电阻，具体以所用芯片型号手册为则。

2. RJ45的设计要求：

A. 靠近板边放置。RJ45尽量靠近端口侧放置保护器件。

B. 一般无单端阻抗要求，差分控制100欧姆，且所有的差分线等长，误差10mil以内

C. 无包地要求，但尽量远离其他信号。

D. RJ45接口区域内挖空处理。

E. 机壳地与GND之间的桥接电容靠近壳体管脚放置，且走线要加粗处理。

F. 机壳地与GND之间的的距离至少1mm以上。

G. RJ45和变压器之间的距离尽可能的短，器件布局的原则是通常按照信号流向放置，切不可绕来绕去。

H.差分对做泪滴处理。

3. 变压器的设计要求：

A. 变压器下方所有的层都需要挖空处理。变压器下边禁止走线，铺铜，需要挖空处理。至于PCB布局掏空的原因是为了防止变压器转换的时候影响下面的电源和地。

B. 除差分信号外，其他信号都要加粗到15mil以上。

C. 变压器的地网络回流通过粗线连接起来。

D. 靠近PHY芯片侧网络变压器中心抽头对地的滤波电容要尽量靠近变压器管脚，保证引线最短，分布电感最小。

E. 靠近接口侧网络变压器中心抽头的电阻和电容靠近中心抽头放置，走线短而粗（≥15mil)。

F. 由于网络传输的是差分模拟信号，在走线时尽量要保持差分对平行、等长、短距，避免过孔、交叉。
G.在远距离传输时需要对差分对进行阻抗控制，通常阻抗控制在100Ω±10%。

H.变压器的两边做割地处理：即RJ45连接座和变压器的次级线圈用单独的隔离地，隔离区域100mil以上，且在这个隔离区域下没有电源和地层存在。 

最优先处理的信号：差分信号

  其一，以太网的信号线是以差分对（Rx±、Tx±）的形式存在，差分线具有很强共模抑制能力，抗干扰能力强；尽量保持差分对平行、等长、短距，避免过孔、交叉。

  其二，初级的网口差分信号可适当加粗抗干扰，无需控制阻抗。但次级端需要需对Rx±、Tx±差分对进行阻抗控制，通常阻抗控制在100Ω±10%。

  其三，做对内等长，由于管脚分布、过孔、以及走线空间等因素存在使得差分线长度不匹配，时序会发生偏移，还会引入共模干扰，降低信号质量。相应的要对差分对不匹配的情况作出补偿，使其线长匹配，长度差通常控制在5mil以内，补偿原则是哪里出现长度差补偿哪里；

  其四, 附近不要有其他高速信号线，做好间距要求，提高抗干扰能力。

总结

  在进行网络设计的时候，首先根据你需要传输的网络多少来确定MAC和PHY芯片，在选用MAC和PHY支持介质接口（MII，RMII，GMII,RGMII等）来进行网络的传输，经过PHY芯片对数据进行编码，DA等转换后再经过网络变压器将数据传入网络。

    在选取网络变压器时，要注意网络变压器的带宽和你所用PHY芯片输出的类型来选择。具体的电流型输出PHY还是电压型输出PHY这个可以根据选取PHY芯片的数据手册或参考设计来确定。注意：网络传输的是模拟信号。

    电压驱动型的PHY，网络变压器中间抽头接0.1uF到地。2线共模电感可以放在PHY侧或线缆侧（RJ45）。

    电流驱动型的PHY，网络变压器中间抽头需要接VDD。2线共模电感只能放在线缆侧（RJ45）。