w5500網路擴充套件板教程
乙太網及硬體tcp/ip協議棧應用
乙太網在各個領域和行業有著非常廣泛和深入的應用，這主要源於乙太網的
高度靈活性和較易實現的特點。因為乙太網具有組網簡單，成本低廉，相容性優
秀，連線可靠，以及拓撲調整方便的優點，在作為智慧型家居，物聯網或者無線傳
感網路的閘道器方面有其他的網路技術所不具備的優勢，從而得到大力的發展和應
用。本文將詳細介紹如何使嵌入式系統接入到乙太網，如何採用硬體協議棧的方
式使您的方案或應用快速高效的連線到網際網路，如何實現tcp/ip 的通訊，以及
如何實現上層應用層協議等等。
第 章 乙太網模型
乙太網的實現採用層次結構的概念，每一層都有自己的功能，就像建築物一
實際上，使用者接觸到的只是最上面的一層，根本感覺不到底層的存在。要理
解乙太網，必須從最下層開始，自下而上理解每一層的功能。
1.1 五層結構
乙太網模型有不同的分層方式，iso (國際標準組織)提出osi七層網路模
型，自上而下分別為：應用層、表示層、會話層、傳輸層、網路層、資料鏈路層、
物理層。osi七層網路模型主要是為了解決異種網路互聯時所遇到的相容性問題。
它的最大優點是將服務、介面和協議這三個概念明確地區分開來，也使網路的不
同功能模組承擔起不同的職責。由於網際網路網路體系結構以tcp/ip協議為核心，
傳輸層、網路互聯層、網路介面層。
根據我自己的理解，把乙太網分成五層比較容易解釋。這五層結構不僅符合
osi結構強調的不同層次承擔不同職責的特點，同時也符合tcp/ip協議參考模
型協議之間相互支撐、相互呼叫的邏輯關係。
圖1-1-1乙太網五層模型
如上圖所示，最底下的一層叫做 「物理層」，也叫 「phy層」，最上面的一層
叫做 「應用層」，中間的三層(自下而上)分別是 「鏈路層」，也叫 「mac層」、
「網路層」和 「傳輸層」。越下面的層，越靠近硬體；越上面的層，越靠近使用者。
1.2 層與協議
每一層都有其各自的功能。為了實現這些功能，就需要大家都遵守乙個共同
的規則。
那麼這個共同的規則，就叫做「協議」 (protocol)。乙太網的每一層都定義了
很多協議。這些協議的總稱就叫做「網際網路協議」 (internet protocolsuite)。它
們是網際網路的核心，下面介紹每一層的功能，及其中的主要協議。
第 章 乙太網分層概述
下面對乙太網的五層結構模型進行詳細解釋，讓大家對網路的通訊過程、每
層的具體定義和功能、資料收發機制以及要遵守的協議進行理解。首先，大家要
知道在不同層由於封包機制不同，資料的叫法也不同，這樣有利於大家更好的理
解下面的內容。傳輸層叫資料段(segment)，網路層叫資料報(datagram)，
鏈路層叫資料幀(frame)。
2.1 物理層
我們從最底下的一層開始。
物理層也叫「phy層」，它負責將上層所要傳送的資訊編碼成電流脈衝或其它
訊號用於網上傳輸。
圖2-1-1 計算機的網路連線
物理層由計算機和網路介質之間的實際介面組成，可定義電氣訊號、符號、
線的狀態和時鐘要求、資料編碼和資料傳輸用的聯結器。如最常用的rs-232規
範、10base-t的曼徹斯特編碼以及rj-45就屬於這一層。所有比物理層高的層
都通過事先定義好的介面而與它通話。
2.2 鏈路層
2.2.1 定義
資料鏈路層通過物理網路鏈路提供可靠的資料傳輸。不同的資料鏈路層定義
了不同的網路和協議特徵，其中包括物理編址、網路拓撲結構、錯誤校驗、幀序
列以及流控。
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