答：訣竅是將微控制器、以太網媒體接入控制器(MAC)和物理接口收發器(PHY)整合進同一芯片，這樣能去掉許多外接元器件。這種方案可使MAC和PHY實現很好的匹配，同時還可減小引腳數、縮小芯片面積。單片以太網微控制器還降低了功耗，特別是在採用掉電模式的情況下。
問：以太網MAC是什麼？
答：MAC就是媒體接入控制器。以太網MAC由IEEE-802.3以太網標準定義。它實現了一個數據鏈路層。最新的MAC同時支持10Mbps和100Mbps兩種速率。通常情況下，它實現MII接口。
問：什麼是MII？
答：MII即媒體獨立接口，它是IEEE-802.3定義的以太網行業標準。它包括一個數據接口，以及一個MAC和PHY之間的管理接口(圖1)。數據接口包括分別用於發送器和接收器的兩條獨立信道。每條信道都有自己的數據、時鐘和控制信號。MII數據接口總共需要16個信號。管理接口是個雙信號接口：一個是時鐘信號，另一個是數據信號。通過管理接口，上層能監視和控制PHY。
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問：以太網PHY是什麼？
答：PHY是物理接口收發器，它實現物理層。IEEE-802.3標準定義了以太網PHY。它符合IEEE-802.3k中用於10BaseT(第14條)和100BaseTX(第24條和第25條)的規範。
問：造成以太網MAC和PHY單片整合難度高的原因是什麼？
答：PHY整合了大量模擬硬件，而MAC是典型的全數字器件。芯片面積及模擬/數字混合架構是爲什麼先將MAC集成進微控制器而將PHY留在片外的原因。更靈活、密度更高的芯片技術已經可以實現MAC和PHY的單芯片整合。
問： 除RJ-45接口外，還需要其它元件嗎？
答：需要其它元件。雖然PHY提供絕大多數模擬支持，但在一個典型實現中，仍需外接6、7只分立元件及一個局域網絕緣模塊。絕緣模塊一般採用一個1：1的變壓器。這些部件的主要功能是爲了保護PHY免遭由於電氣失誤而引起的損壞。
問：10BaseT和100BaseTX PHY實現方式不同的原因何在？
答：兩種實現的分組描述本質上是一樣的，但兩者的信令機制完全不同。其目的是阻止一種硬件實現容易地處理兩種速度。10BaseT採用曼徹斯特編碼，100BaseTX採用4B/5B編碼。
問：什麼是曼徹斯特編碼？
答：曼徹斯特編碼又稱曼徹斯特相位編碼，它通過相位變化來實現每個位(圖2)。通常，用一個時鐘週期中部的上升沿表示“1”，下降沿表示“0”。週期末端的相位變化可忽略不計，但有時又可能需要將這種相位變化計算在內，這取決於前一位的值。
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問：什麼是4B/5B編碼？
答：4B/5B編碼是一種塊編碼方式。它將一個4位的塊編碼成一個5位的塊。這就使5位塊內永遠至少包含2個“1”轉換，所以在一個5位塊內總能進行時鐘同步。該方法需要25%的額外開銷。
作者：William Wong，嵌入式/系統/軟件編輯，《Electronic Design》