1. 系统概述
从硬件的角度来分析，以太网的电路接口一般由CPU、MAC(Media Access Control)控制器和物理层接口PHY(physical Layer PHY)组成，如下图所示
对于上述三部分，并不一定都是独立的芯片，主要有以下几种情况:
1.CPU内部集成了MAC和PHY，难度较高
2.CPU内部集成MAC,PHY采用独立芯片(主流方案)
3.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)
以常用的CPU内部集成MAC，PHY采用独立的芯片方案，虚线内表示CPU和MAC集成在一起，PHY芯片通过MII接口与CPU上的MAC互联:
SMI是一种串行接口，接口包括两根信号线： MDC：管理接口的时钟，MDIO: 双向的数据线。主要是完成CPU对于PHY芯片的寄存器配置
MII总线接口，主要是完成数据收发相关的业务（下方详细介绍）
网络隔离变压器：传输数据,增强信号;隔离网线连接的不同网络设备间的不同电平;抗干扰,保护作用。
2.通讯方式
MII（Media Independent Interface）即媒体独立接口，MII接口是MAC与PHY连接的标准接口。它是IEEE-802.3定义的以太网行业标准。MII接口提供了MAC与PHY之间、PHY与STA(Station Management)之间的互联技术。媒体独立表明在不对MAC硬件重新设计或替换的情况下,任何类型的PHY设备都可以正常工作.它包括一个数据接口,以及一个MAC和PHY之间的管理接口。MII接口有MII、RMII、SMII、SSMII、SSSMII、GMII、SGMII、RGMII等。这里简要介绍其中的MII和RGMII。
MII接口主要包括以下三个部分：
从MAC层到PHY层的发送数据接口
从PHY层到MAC层的接收数据接口
从MAC层和PHY层之间寄存器控制和信息获取的MDIO接口
MII 数据接口总共需要 16 个信号。MII的时钟为25MHz，传输速率为10/100Mbps。所以MII的特性如下：
1.支持10Mb/s和100Mb/s的数据速率
2.100M工作模式下，参考时钟是25MHz；10M工作模式下，信号参考时钟是2.5MHz
3.支持全双工、半双工两种工作模式
4.发送和接收数据时采用,4bit方式
RMII是简化的MII接口，在数据的收发上它比MII接口少了一倍的信号线（2数据位），所以它一般要求是50MHz的总线时钟。RMII一般用在多端口的交换机，所有的数据端口公用一个时钟用于所有端口的收发,这里就节省了不少的端口数目.RMII的一个端口要求7个数据线,比MII少了一倍,所以交换机能够接入多一倍数据的端口.和MII一样,RMII支持10Mbps和100Mbps的总线接口速度.
后来为了支持千兆网口，也就开始有了千兆网的MII接口，也就是GMII接口。现在比较常用的是RGMII，减小了MAC和PHY之间的引脚数量。数据信号和控制信号混合在一起，并且在工作时钟的上升沿和下降沿同时采样，其对应关系图如下：
10M带宽对应的是2.5MHz，因为4bit*2.5M=10Mbps
100M带宽对应的是25MHz，因为4bit*25M=100Mbps
1000M带宽对应的是125MHz，因为250MHz频率太高，所以采用双边沿采样技术（会带来设计复杂度）。4bit125M2=1000Mbps
SMI是MAC内核访问PHY寄存器接口，它由两根线组成，双工，MDC为时钟，MDIO为双向数据通信，原理上跟I2C总线很类似，也可以通过总线访问多个不同的phy。
MDC/MDIO基本特性：
两线制：MDC（时钟线）和MDIO（数据线）。
时钟频率：2.5MHz
通信方式：总线制，可同时接入的PHY数量为32个
通过SMI接口，MAC芯片主动的轮询PHY层芯片，获得状态信息，并发出命令信息。
当PHY芯片发送数据，接受到MAC层发送过来的数字信号，然后转换成模拟信号，通过MDI接口传输出去。但是网线传输的距离又很长，有时候需要送到100米甚至更远的地址，那么就会导致信号的流失。而且外网线与芯片直接相连电磁感应和静电，也很容易导致芯片的损坏，所以就要使用网络变压器，其主要作用是：
传输数据,它把PHY送出来的差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号,并且通过电磁场的转换耦合到不同电平的连接网线的另外一端；
隔离网线连接的不同网络设备间的不同电平,以防止不同电压通过网线传输损坏设备；
还能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，保护PHY免遭由于电气失误而引起的损坏（如雷击）。
