以太网收发器工作原理及其信号质量测试分析

简述以太网的工作原理
以太网是一种常用的局域网技术，它使用以太网协议进行数据传输。

以太网的工作原理可以概括为以下几个步骤：
1. 硬件准备：以太网使用一组特定的硬件设备，包括网络接口卡（NIC）、集线器（Hub）或交换机（Switch）。

每个设备
都有一个唯一的物理地址，称为MAC地址。

2. 数据封装：数据在发送之前被封装为数据帧。

数据帧包括头部和数据部分，头部包含了目标MAC地址和源MAC地址等
信息。

3. 寻址和转发：当一台计算机想要发送数据时，它首先将数据帧发送到与它相连的设备（通常是交换机）。

交换机会读取目标MAC地址并将数据帧转发给适当的设备。

4. 数据传输：数据帧在以太网中传输，通过物理介质（如双绞线或光纤）进行传输。

数据帧以比特的形式在物理介质上传输。

5. 数据接收和解析：设备接收到数据帧后，根据目标MAC地
址进行解析。

如果目标MAC地址与自身的MAC地址匹配，
设备将接受数据帧。

否则，数据帧将会被丢弃。

6. 碰撞检测和重传：在以太网中，多个设备可以同时发送数据。

如果多个设备同时发送数据，可能会发生碰撞。

碰撞检测机制能够检测到碰撞，并触发重传机制来保证数据的可靠传输。

7. 重复过程：以上过程在整个以太网中不断重复，以实现计算机之间的通信。

总结起来，以太网通过硬件设备、数据封装、寻址和转发、数据传输、数据接收和解析等步骤实现计算机之间的通信。

其特点是灵活、易扩展和成本低廉，被广泛应用于局域网环境中。

以太网物理层信测试与分析The manuscript was revised on the evening of 2021以太网物理层信号测试与分析1 物理层信号特点以太网对应OSI七层模型的数据链路层和物理层，对应数据链路层的部分又分为逻辑链路控制子层(LLC)和介质访问控制子层(MAC)。

MAC与物理层连接的接口称作介质无关接口（MII）。

物理层与实际物理介质之间的接口称作介质相关接口（MDI）。

在物理层中，又可以分为物理编码子层（PCS）、物理介质连接子层（PMA）、物理介质相关子层（PMD）。

根据介质传输数据率的不同，以太网电接口可分为10Base-T，100Base-Tx和1000Base-T三种，分别对应10Mbps，100Mbps和1000Mbps三种速率级别。

不仅是速率的差异，同时由于采用了不同的物理层编码规则而导致对应的测试和分析方案也全然不同，各有各的章法。

下面先就这三种类型以太网的物理层编码规则做一分析。

1、1 10Base-T 编码方法10M以太网物理层信号传输使用曼彻斯特编码方法，即“0”=由“+”跳变到“-”，“1”=由“-”跳变到“+”,因为不论是”0”或是”1”,都有跳变,所以总体来说,信号是DC平衡的, 并且接收端很容易就能从信号的跳变周期中恢复时钟进而恢复出数据逻辑。

图1 曼彻斯特编码规则1、2100Base-Tx 编码方法100Base-TX又称为快速以太网，因为通常100Base-TX的PMD是使用CAT5线传输，按TIA/EIA-586-A定义只能达到100MHz，而当PCS层将4Bit编译成5Bit时，使100Mb/s数据流变成125Mb/s数据流，所以100Base-TX同时采用了MLT-3（三电平编码）的信道编码方法，目的是使MDI的5bit输出的速率降低了。

MLT-3定义只有数据是“1”时，数据信号状态才跳变，“0”则保持状态不变，以减低信号跳变的频率，从而减低信号的频率。

以太网物理层信号测试与分析1 物理层信号特点以太网对应OSI七层模型的数据链路层和物理层，对应数据链路层的部分又分为逻辑链路控制子层(LLC)和介质访问控制子层(MAC)。

MAC与物理层连接的接口称作介质无关接口（MII）。

物理层与实际物理介质之间的接口称作介质相关接口（MDI）。

在物理层中，又可以分为物理编码子层（PCS）、物理介质连接子层（PMA）、物理介质相关子层（PMD）。

根据介质传输数据率的不同，以太网电接口可分为10Base-T，100Base-Tx和1000Base-T三种，分别对应10Mbps，100Mbps和1000Mbps三种速率级别。

不仅是速率的差异，同时由于采用了不同的物理层编码规则而导致对应的测试和分析方案也全然不同，各有各的章法。

下面先就这三种类型以太网的物理层编码规则做一分析。

1、1 10Base-T 编码方法10M以太网物理层信号传输使用曼彻斯特编码方法，即“0”=由“+”跳变到“-”，“1”=由“-”跳变到“+”,因为不论是”0”或是”1”,都有跳变,所以总体来说,信号是DC平衡的, 并且接收端很容易就能从信号的跳变周期中恢复时钟进而恢复出数据逻辑。

图1 曼彻斯特编码规则1、2100Base-Tx 编码方法100Base-TX又称为快速以太网，因为通常100Base-TX的PMD是使用CAT5线传输，按TIA/EIA-586-A定义只能达到100MHz，而当PCS层将4Bit编译成5Bit时，使100Mb/s数据流变成125Mb/s数据流，所以100Base-TX同时采用了MLT-3（三电平编码）的信道编码方法，目的是使MDI的5bit输出的速率降低了。

MLT-3定义只有数据是“1”时，数据信号状态才跳变，“0”则保持状态不变，以减低信号跳变的频率，从而减低信号的频率。

图2 MLT-3编码规则100Base-Tx的MAC层在数据帧与帧之间，会插入IDEL帧（IDEL=11111），告诉网上所连接的终端，链路在闲置但正常的工作状态中（按CSMA/CD，DTE数据终端机会检测链路是否空闲，才会发送数据）。

（完整版）以太网物理层信号测试与分析以太网物理层信号测试与分析1 物理层信号特点以太网对应OSI七层模型的数据链路层和物理层，对应数据链路层的部分又分为逻辑链路控制子层(LLC)和介质访问控制子层(MAC)。

MAC与物理层连接的接口称作介质无关接口（MII）。

物理层与实际物理介质之间的接口称作介质相关接口（MDI）。

在物理层中，又可以分为物理编码子层（PCS）、物理介质连接子层（PMA）、物理介质相关子层（PMD）。

根据介质传输数据率的不同，以太网电接口可分为10Base-T，100Base-Tx和1000Base-T三种，分别对应10Mbps，100Mbps和1000Mbps 三种速率级别。

不仅是速率的差异，同时由于采用了不同的物理层编码规则而导致对应的测试和分析方案也全然不同，各有各的章法。

下面先就这三种类型以太网的物理层编码规则做一分析。

1、1 10Base-T 编码方法10M以太网物理层信号传输使用曼彻斯特编码方法，即“0”=由“+”跳变到“-”，“1”=由“-”跳变到“+”,因为不论是”0”或是”1”,都有跳变,所以总体来说,信号是DC平衡的, 并且接收端很容易就能从信号的跳变周期中恢复时钟进而恢复出数据逻辑。

图1 曼彻斯特编码规则1、2100Base-Tx 编码方法100Base-TX又称为快速以太网，因为通常100Base-TX的PMD 是使用CAT5线传输，按TIA/EIA-586-A定义只能达到100MHz，而当PCS层将4Bit编译成5Bit时，使100Mb/s数据流变成125Mb/s 数据流，所以100Base-TX同时采用了MLT-3（三电平编码）的信道编码方法，目的是使MDI的5bit输出的速率降低了。

MLT-3定义只有数据是“1”时，数据信号状态才跳变，“0”则保持状态不变，以减低信号跳变的频率，从而减低信号的频率。

图2 MLT-3编码规则100Base-Tx的MAC层在数据帧与帧之间，会插入IDEL帧（IDEL=11111），告诉网上所连接的终端，链路在闲置但正常的工作状态中（按CSMA/CD，DTE数据终端机会检测链路是否空闲，才会发送数据）。

以太网工作原理以太网是一种常见的局域网技术，它使用了一种称为CSMA/CD（载波监听多路访问/碰撞检测）的协议来控制数据传输。

在以太网中，数据被分割成帧，然后通过网络传输。

接下来，我们将详细介绍以太网的工作原理。

首先，以太网使用CSMA/CD协议来控制数据传输。

这意味着当一个设备想要发送数据时，它首先会监听网络，确保没有其他设备正在发送数据。

如果网络空闲，设备就会发送数据。

但是，如果多个设备同时发送数据，就会发生碰撞。

当检测到碰撞时，设备会随机等待一段时间，然后重新发送数据。

其次，以太网使用MAC地址来识别设备。

每个以太网设备都有一个唯一的MAC地址，它由48位二进制数组成。

当数据帧被发送到网络上时，它包含了目标设备的MAC地址，以太网设备会根据这个地址来决定是否接收数据。

此外，以太网使用了CSMA/CD协议来控制网络的拓扑结构。

在以太网中，常见的拓扑结构包括总线型、星型和树型。

总线型拓扑中，所有设备都连接到同一条总线上；星型拓扑中，所有设备都连接到一个中央设备上；树型拓扑则是将多个星型拓扑连接在一起。

最后，以太网使用了以太网交换机来提高网络性能。

交换机可以根据MAC地址来转发数据，而不是像集线器一样简单地将数据广播到整个网络上。

这样可以减少网络拥塞，提高数据传输效率。

总之，以太网是一种常见的局域网技术，它使用了CSMA/CD协议来控制数据传输，使用MAC地址来识别设备，使用不同的拓扑结构来搭建网络，同时利用以太网交换机来提高网络性能。

通过了解以太网的工作原理，我们可以更好地理解局域网的工作方式，从而更好地设计和管理网络。

光纤收发器原理技术详解1光纤收发器原理技术详解本文详细对光纤收发器原理进行讲解，分析了光纤收发器的发展趋势以及如何采购光纤收发器，下面进行阐述：首先什么是光纤收发器光纤收发器是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的以太网传输媒体转换单元，在很多地方也被称之为光电转换器。

企业在进行信息化基础建设时，通常更多地关注路由器、交换机乃至网卡等用于节点数据交换的网络设备，却往往忽略介质转换这种非网络核心但必不可少的设备。

特别是在一些要求信息化程度高、数据流量较大的政府机构和企业，网络建设时需要直接上连到以光纤为传输介质的骨干网，而企业内部局域网的传输介质一般为铜线，确保数据包在不同网络间顺畅传输的介质转换设备成为必需品。

目前国外和国内生产光纤收发器的厂商很多，产品线也极为丰富。

为了保证与其他厂家的网卡、中继器、集线器和交换机等网络设备的完全兼容，光纤收发器产品必须严格符合IEEE802.3以太网标准，除此之外，在EMC防电磁辐射方面应符合FCC 及CE的相关规定，如烽火网络公司的光纤收发器已经通过FCC及CE认证。

时下由于国内各大运营商正在大力建设小区网、校园网和企业网，因此光纤收发器产品的用量也在不断提高，以更好地满足接入网的建设需要。

随着信息化建设的突飞猛进，人们对于数据、语音、图像等多媒体通信的需求日益旺盛，以太网宽带接入方式因此被提到了越来越重要的位置。

但是传统的5类线电缆只能将以太网电信号传输100米，在传输距离和覆盖范围方面已不能适应实际网络环境的需要。

与此同时，光纤通信以其信息容量大、保密性好、重量轻、体积小、无中继、传输距离长等优点在广域网等大型网络中得到了广泛的应用。

在一些规模较大的企业，网络建设时直接使用光纤为传输介质建立骨干网，而内部局域网的传输介质一般为铜线，如何实现局域网同光纤主干网相连呢？这就需要在不同端口、不同线形、不同光纤间进行转换并保证链接质量。

光纤收发器的出现，将双绞线电信号和光信号进行相互转换，确保了数据包在两个网络间顺畅传输。

Ethernet信号测试方法一、Ethernet物理层测试1、简介在PC和数据通信等领域中，以太网的应用非常广泛。

以太网的技术从1990年10Base-T标准推出以来，发展非常迅速，目前普及的是基于双绞线介质的10兆/百兆/千兆以太网，同时10G以太网的技术也逐渐开始应用。

为了保证不同以太网设备间的互通性，就需要按照规范要求进行响应得一致性测试。

测试所依据的标准主要是IEEE802.3和ANSI X3.263- 1995中的相应章节。

根据不同的信号速率和上升时间，要求的示波器和探头的带宽也不一样。

对于10Base-T/100Base-Tx/1000Base-T的测试需要1GHz带宽。

对于10G以太网的测试，由于其标准非常多，如10GBase-CX、10GBase-T、10GBase-S等，有的是电接口，有的是光接口，不同接口的信号速率也不一样。

10GBase-CX、XAUI、10GBase-T的测试至少需要8G带宽的实时示波器，10GBase-S等光接口的测试，根据不同速率则需要相应带宽的采样示波器。

要进行一致性测试，首先要保证的是测量的重复性，由于以太网信号的摆幅不大，如1000Base-T的信号幅度只有670~820mv，XAUI信号最小摆幅只有200mv，如果测量仪器噪声比较大，就会造成比较大的测量误差。

2、10M/100M/1000M以太网测试方法对于10M/100M/1000M以太网的信号测试，可以选择Agilent 9000系列示波器，也可以选择90000系列示波器。

要进行Ethernet信号的测试，只有示波器是不够的，为了方便地进行以太网信号的分析，还需要有测试夹具和测试软件。

测试夹具的目的是把以太网信号引出，提供一个标准的测试接口以方便测试，测试夹具的型号是N5395B。

下图是夹具的图示。

在N5395B测试夹具上划分了不同的区域，可以分别进行10Base-T/100Base-Tx/1000Base-T的测量。

以太网的工作原理是什么随着互联网的逐渐发展，网络越来越成为人们必不可少的东西，而局域网络的建立也是把发展在网络的基础，那么以太网就是现在对广泛应用的局域网，也在很大程度上代替了其他局域网，也就是说他现在占领的市场的主导地位，所以我们要对局域网卡的东西要进行简单的了解，店铺就带领大家简单的了解一下以太网卡的工作原理。

以太网有很多种分类，尤其现在我们家庭中使用的以太网，有千兆以太网和万兆以太网，而用户可以根据自身的需求来进行选择，那个网络的接口数量比较多，而且又有很稳定的性能，诱惑能够很好的在网络世界中畅游。

以太网的工作原理:以太网是一种广播网络，其原理接听是否有信号传输，要是没有接听信号的话就会出现传送数据，传输数据的时候还继续继续接听，出现冲突的话，重复以上过程，有抽搐的话，这就证明传输数据成功。

1、冲突:在以太网中，两个数据传输在同一个物理介质上，出现完全或部分重叠时，就会发生数据冲突，有数据冲突时，以太网就会出现数据失效，这样的话就会较低以太网的性能，使得用户不能很好地进行网络。

2、广播，以太网在使用过程中写这些网络信号的传递，就会建立一个区域的网络，在内部进行数据处理，以便达到共享式网络，其实是用集线器来进行小规模的以太网接通，这样就可以进行端口共享网络。

3、以太网的交换，由于太晚会发生冲突，就会出现交换式的接口进行，一般而言，这些接口的断点继续屏蔽，就不会这些冲突了，一般结手冲突就可以隔绝一个端口，就可以介绍端口冲突的扩散吧，而教化还可以达到一个更好的目的，那就是提升宽带的速度，各个节点可以不进行宽带共享。

4、消除接口，这种手段一般是高端的专业人士应用的，其目的是也是消除其他的干扰，而进行网络的提速。

以太网卡是建立在以太网的基础之上，这样就可以继续玩卡是端口的接输，那就能达到上我的目的了，用户在使用过程中要注意，以太网的安全性能比较差，所以大家一定要小心使用，希望能够帮助大家。

以太网的工作原理收藏此信息打印该信息添加：用户发布来源：未知在今天的商务世界中，可靠、高效地获取信息已经成为实现竞争优势所必不可少的重要资产。

文件柜和堆积如山的文件已经让位于以电子方式存储和管理信息的计算机。

相距千里之遥的同事可以在瞬间共享信息，同一办公场所的数百位员工可以同时查看网络上的研究数据。

计算机网络技术是将这些元素粘合在一起的粘合剂。

世界各地的公司通过公共互联网可以彼此共享信息并与其客户共享信息。

全球计算机网络又称作“万维网”，借助它提供的服务，客户可以在网络上购买图书、衣服甚至是汽车，也可以将自己不再需要的上述物品放在网络上拍卖。

在本文中，我们将深入介绍网络的相关知识，尤其是以太网的网络标准，便于您理解所有计算机为何能够相连的幕后机制。

网络的作用网络使得两台计算机能够相互发送和接收信息。

我们并不总是能够意识到我们在频繁访问网络上的信息。

互联网可以说是一个最显著的计算机网络例子，它将世界上数以百万计的计算机连接在一起，但是在我们每天获取信息时发挥作用的经常是一些较小型的网络。

许多公共图书馆已经将它们的卡片目录换成了计算机终端，读者可以更快、更容易地搜索图书。

机场设置了众多的显示屏，向旅客告知到港航班和离港航班的信息。

许多零售店也使用专用计算机来处理POS事务。

在上述情况下，都是网络将位于多个位置的不同设备连接在一起，便于人们访问某个共享的数据库。

在介绍以太网这样的网络标准细节之前，我们必须首先了解一些基本术语及其解释，它们描述了不同的网络技术及其相互间的差异——下面就让我们开始吧！局域网和广域网我们可将网络技术划分为以下两组基本技术之一：局域网（L AN）技术，可在相对较近的距离内（通常在同一个建筑物内）将许多设备连接在一起。

图书馆中用来显示图书信息的终端计算机便可连接到局域网上。

广域网（WAN）技术，可将相距几十公里的设备连接在一起，但能够连接的设备数量较少。

例如，如果两个位于城市两端的图书馆希望共享图书目录信息，那么便可以使用广域网技术进行连接，这可能需要从当地电话公司租用一条专线来专门传输它们的数据。

2292.以太网工作原理以太网采用共享信道的方法，即多台主机共同一个信道进行数据传输。

为了解决多个计算机的信道征用问题，以太网采用IEEE802.3标准规定的CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）协议，他是控制多个用户共用一条信道的协议，CSMA/CD的工作原理如下：（1）载波监听（先听后发）使用CSMA/CD协议时，总线上各个节点都在监听总线，即检测总线上是否有别的节点发送数据。

如果发现总线是空闲的，既没有检测到有信号正在传送，即可立即发送数据；如果监听到总线忙，即检测到总线上有数据正在传送，这时节点要持续等待直到监听到总线空闲时才能将数据发送出去，或等待一个随机时间，重新监听总线，一直到总线空闲再发送数据。

载波监听也称作先听后发。

（2）冲突检测当两个或两个以上的节点同时监听到总线空闲，开始发送数据时，就会发生碰撞冲突；传输延迟可能会使第一个节点发送的数据还没有到达目标节点时，另一个要发送的数据的节点就已经监听到总线空闲，并开始发送数据，这也会带至冲突的产生。

当两个帧发生冲突时，两个传输的帧就会被破坏，被损坏帧继续传输毫无意义，而且信道无法被其他站点使用，对于有限的信道来讲，这是很大的浪费。

如果每个发送节点边发送边监听，并在监听到冲突之后立即停止发送，就可以提高信道的利用率。

当节点检测到纵向上发生冲突时，就立即取消传输数据，随后发送一个短的干扰信，一较强冲突信号，告诉网络上的所有的节点，总线已经发生了冲突。

在阻塞信号发送后，等待一个随机事件，然后再将要发的数据发送一次。

如果还有冲突，则重复监听、等待和重传操作。

图6-30显示了采用CSMA/CD发送数据的工作流程。

CSMA/CD采用用户访问总线时间不确定的随机竞争方式，有结构简单、轻负载时时延小等特点，但当网络通信附在增大时，由于冲突增多，网络吞吐率下降、传输演示增长，网络性能会明显下降。

从以上分析可以看出，以太网的工作方式就像没有主持人的座谈会中，所有的参会者都通过一个共同的戒指来吗相互交谈。

陈明森：以太网光纤收发器的工作原理和指标测试陈明森_________________________________________________________________摘要：本文介绍了以太网光纤收发器的构成和工作原理, 阐述了光纤收发器的主要技术指标及测试方法。

关键词：吞吐量；时延丢包率；背命背帧数；光发射功率；光接收灵敏度以太网光纤收发器按速率分，可分为10M、100M、10\100M自适应、10\100\1000自适应光纤收发器和工作在数据链路层的光纤收发器。

我们以目前使用较多的100M光纤收发器为例作一简单介绍。

光纤收发器，是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的以太网传输媒体转换单元。

那么，光纤收发器有什么用呢?光纤收发器一般应用在以太网电缆无法覆盖、必须使用光纤来延长传输距离的实际网络环境中，同时在帮助把光纤最后一公里线路连接到城域网和更外层的网络上也发挥了巨大的作用。

有了光纤收发器，也为需要将系统从铜线升级到光纤，但缺少资金、人力或时间的用户提供了一种廉价的方案。

为了保证与其他厂家的网卡、中继器、集线器和交换机等网络设备的完全兼容，光纤收发器产品必须严格符合10Base-T、100Base-TX、100Base-FX、IEEE802.3和IEEE802.3u等以太网标准。

除此之外，在EMC防电磁辐射方面应符合FCCPart15。

时下由于国内各大运营商正在大力建设小区网、校园网和企业网，因此光纤收发器产品的用量也在不断提高，以更好地满足接入网的建设需要。

内置电源光纤收发器和外置电源光纤收发器以及网管型光纤收发器和非网管型光纤收发器。

光纤收发器在数据传输上打破了以太网电缆的百米局限性，依靠高性能的交换芯片和大容量的缓存，在真正实现无阻塞传输交换性能的同时，还提供了平衡流量、隔离冲突和检测差错等功能，保证数据传输时的高安全性和稳定性。

本质上光纤收发器只是完成不同介质间的数据转换，可以实现0--100Km内两台交换机或计算机之间的连接，但实际应用却有着更多的扩展。

光纤收发器工作原理及技术详解（分类,使用方法及接线图） 一、光纤收发器介绍 光纤收发器，是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的以太网传输媒体转换单元，在很多地方也被称之为光电转换器（Fiber Converter）。

产品一般应用在以太网电缆无法覆盖、必须使用光纤来延长传输距离的实际网络环境中，且通常定位于宽带城域网的接入层应用；如：监控安全工程的高清视频图像传输；同时在帮助把光纤最后一公里线路连接到城域网和更外层的网络上也发挥了巨大的作用。

二、光纤收发器作用 光纤收发器一般应用在以太网电缆无法覆盖、必须使用光纤来延长传输距离的实际网络环境中，同时在帮助把光纤最后一公里线路连接到城域网和更外层的网络上也发挥了巨大的作用。

有了光纤收发器，也为需要将系统从铜线升级到光纤，为缺少资金、人力或时间的用户提供了一种廉价的方案。

光纤收发器的作用是，将我们要发送的电信号转换成光信号，并发送出去，同时，能将接收到的光信号转换成电信号，输入到我们的接收端。

三、光纤收发器分类 1、按性质分 从光纤的性质来划分，可以分为多模光纤收发器和单模光纤收发器。

它们两者的区别在于所传输的距离不一样，多模收发器一般的传输距离在2公里到5公里之间，而单模收发器覆盖的范围可以从20公里至120公里。

2、按收发数据分 单纤光纤收发器和双纤光纤收发器是按所需光纤分类的，单纤光纤收发器是接收发送的数据在一根光纤上传输；而双纤光纤收发器接收发送的数据在一对光纤上传输。

3、按网管分 按网管可以分为网管型光纤收发器和非网管型光纤收发器。

4、按管理类型分 按管理类型可分为网管型以太网光纤收发器和非网管型以太网光纤收发器，网管型以太网光纤收发器是支持电信级网络管理，而非网管型以太网光纤收发器是通过硬件拨码开关设置电口工作模式，即插即用。

5、按工作方式分 按工作方式来分，全双工方式是指当数据的发送和接收分流，分别由两根不同的传输线传送时，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作，这样的传送方式就是全双工制。

千兆以太网物理层收发器功能测试方法作者：***来源：《现代信息科技》2022年第07期摘要：针对自主研发的一款千兆以太网物理层收发器（GPHY）的功能测试，设计了GPHY的测试系统。

为便于定位测试中的问题，按照信号流将测试分为三个阶段：先进行内回环测试，再进行外回环测试，最后移植LwIP实现ping测试。

采用一款Cortex-M4內核具备GMAC（Gigabit Media Access Control）外设的MCU作主设备，实现了GPHY的功能测试程序。

在程序中，创建了可动态调整的系统日志和结构化的多参数函数接口，使得查看测试结果和进行压力测试更加简便。

关键词：GPHY;功能测试;GMAC;Cortex-M4;LwIP中图分类号：TP311 文献标识码：A文章编号：2096-4706（2022）07-0042-04Function Test Method for Gigabit Ethernet Physical Layer TransceiverLIU Wenyuan（Network Communication Institute of CETC， Shijiazhuang 050011， China）Abstract： In view of the function test of the Gigabit Physical Layer Transceiver （GPHY），this paper designs a GPHY test system. In order to easily locate the problems in the test， the test isdivided into three stages according to the signal flow. Firstly it conducts the inner loop test， then conducts the outer loop test， and finally transplants the LwIP to achieve the ping test. This paper uses a Cortex-M4 kernel and MCU with GMAC （Gigabit Media Access Control） peripheral as the master device to realize the GPHY function test program. In the test program， it creates the dynamically adjustable system log and the structured multi-parameters function interface， which make it handier to view test results and perform stress tests.Keywords： GPHY; function test; GMAC; Cortex-M4; LwIP0 引言随着物联网时代的到来，嵌入式系统的以太网设备需求量与日俱增，而负责以太网数据编码和传输的物理层收发器的需求量也随之增长[1]。

以太网工作原理
以太网是一种常用的局域网技术，用于在计算机之间传输数据。

它的工作原理基于一系列标准和协议，涉及物理层、数据链路层和网络层。

物理层是以太网中最底层的一层，它定义了电缆、连接器和信号传输规范。

通常使用双绞线作为传输介质，其中包括Cat 5、Cat 6等类型。

数据通过基带信号传输，即将1和0表示为不
同的电压。

此外，以太网还支持光纤和无线传输方式。

数据链路层负责将数据划分为各种数据帧，并在物理介质上进行传输。

每个数据帧包括目标地址、源地址和数据部分。

以太网使用MAC地址来标识设备，以确定数据帧的目标设备。

当
数据帧从一个设备传输到另一个设备时，它们会通过交换机进行传输，交换机会根据MAC地址来转发数据帧。

网络层负责将数据帧从源设备发送到目标设备。

它使用IP地
址标识设备，并通过路由器进行数据传输。

路由器根据目标
IP地址将数据帧发送到下一个网络。

当设备连接到以太网时，会通过一系列握手和配置过程进行识别和连接。

首先，设备会向局域网发送广播消息，以了解网络中的其他设备。

然后，设备会获取动态主机配置协议（DHCP）服务器分配的IP地址、子网掩码和默认网关。

一旦设备配置
完成，它就可以通过以太网与其他设备进行通信。

总结而言，以太网的工作原理涉及物理层、数据链路层和网络
层的协作。

它使用MAC地址在数据链路层进行设备识别和数据传输，使用IP地址和路由器在网络层进行数据路由。

这种基于标准和协议的工作方式使得以太网成为一种高效可靠的局域网技术。

以太网物理层信号测试与分析1 物理层信号特点以太网对应OSI七层模型的数据链路层和物理层，对应数据链路层的部分又分为逻辑链路控制子层(LLC)和介质访问控制子层(MAC)。

MAC与物理层连接的接口称作介质无关接口（MII）。

物理层与实际物理介质之间的接口称作介质相关接口（MDI）。

在物理层中，又可以分为物理编码子层（PCS）、物理介质连接子层（PMA）、物理介质相关子层（PMD）。

根据介质传输数据率的不同，以太网电接口可分为10Base-T，100Base-Tx和1000Base-T三种，分别对应10Mbps，100Mbps和1000Mbps三种速率级别。

不仅是速率的差异，同时由于采用了不同的物理层编码规则而导致对应的测试和分析方案也全然不同，各有各的章法。

下面先就这三种类型以太网的物理层编码规则做一分析。

1、1 10Base-T 编码方法10M以太网物理层信号传输使用曼彻斯特编码方法，即“0”=由“+”跳变到“-”，“1”=由“-”跳变到“+”,因为不论是”0”或是”1”,都有跳变,所以总体来说,信号是DC平衡的, 并且接收端很容易就能从信号的跳变周期中恢复时钟进而恢复出数据逻辑。

图1 曼彻斯特编码规则1、2100Base-Tx 编码方法100Base-TX又称为快速以太网，因为通常100Base-TX的PMD是使用CAT5线传输，按TIA/EIA-586-A定义只能达到100MHz，而当PCS层将4Bit编译成5Bit时，使100Mb/s数据流变成125Mb/s数据流，所以100Base-TX同时采用了MLT-3（三电平编码）的信道编码方法，目的是使MDI的5bit输出的速率降低了。

MLT-3定义只有数据是“1”时，数据信号状态才跳变，“0”则保持状态不变，以减低信号跳变的频率，从而减低信号的频率。

图2 MLT-3编码规则100Base-Tx的MAC层在数据帧与帧之间，会插入IDEL帧（IDEL=11111），告诉网上所连接的终端，链路在闲置但正常的工作状态中（按CSMA/CD，DTE数据终端机会检测链路是否空闲，才会发送数据）。

什么是以太网光纤收发器，以太网收发器产品介绍！以太网光纤收发器是一款提供以太网数据信号到光纤数据信号的双向透明转换器，可以将以太网信号通过光纤线路传输突破传输距离100米的限制，使得以太网网络覆盖得到极大的延伸。

光纤收发器的出现，确保能够顺畅的将电信号与光纤信号相互转换，适用于电信、广电、宽带网络等需要高速率、高数据流量及高性能、高可靠性的以太网络环境中，主要应用于电信组网通信，电力通信，矿井监控，智能交通，自动化系统等。

接下来我们就来详细了解下以太网光纤收发器的产品特点和技术参数吧！以太网光纤收发器产品特点1、具有10/100M网络接口自适应，网络接口自动检测直连线/交叉线连接方式自动适应。

2、支持多种工作模式：直通模式，存储转发模式，收发器模式，利用拨以太网光纤收发器动开关设置工作模式。

3、断线指示功能，光纤或者网线断路时，所有连接自动断开。

4、可用外接电源供电或者USB接口供电，任一选择。

5、光纤接口FC/SC/ST任意可选，光纤单模，多模均可。

6、提供超低延时的数据传输，对网络协议完全透明。

以太网光纤收发器技术参数接口特性：以太网口符合TCP/IP协议；传输介质：单模/多模（光纤），超五类屏蔽双绞线（网口）；电气接口：DB9(RS-232串口）工业接线端子（RS-485/422串口）；防雷保护：防雷管防浪涌保护（网口）；传输速率：10/100M；外观尺寸：100L*69W*22H毫米；使用环境：温度：-20℃－60℃，湿度：5%—95%；传输距离：多模2KM,单模20KM(40KM,60KM需定制）；光纤接口：ST,SC,FC接口任选。

以太网光纤收发器发展前景：随着光纤技术的发展和光纤网络的骨架式的全面布设初步形成，光纤已经成为各种数据通信最为可靠和最佳的通信方式，人们开始把原有的工业数据通信设备通过光纤来组网。

工业数据接口类型有很多，比如RS232串口，RS485串口，RS422串口，以太网接口，USB接口，CAN总线接口等等，随着工业数据通信的不断发展，各种接口越发需要与光纤通道实现统一的对接，以太网光纤收发器在数据传输上打破了以太网电缆的百米局限性，依靠高性能的交换芯片和大容量的缓存，在真正实现无阻塞传输交换性能的同时，还提供了平衡流量、隔离冲突和检测差错等功能，保证数据传输时的高安全性和稳定性。