連接嵌入式設備是必須具備的，因為我們進入物聯網（IOT）世界上普遍的互聯網。無線連接似乎是主要趨勢，但大多數無線設備最終需要找到一個有線互聯網連接增加帶寬和可靠性。我們的好朋友仍需要在中心，聚集，橋梁，存儲傳統的有線以太網連接和應用程序服務器的嵌入式節點。低成本的傳感器也可以使用無線解決方案的有線以太網代替時費用，帶寬，方便性，或可靠性問題排除一個無線方法。幸運的是，許多低成本MCU系列現在提供有線以太網的支持，使傳感器，價格低廉的橋梁和連接聚合可以在不“破”的預算銀行的發展。

本文將提供廉價的MCU的支持有線以太網連接的類型的概述。一些常見的嵌入式應用，其中有線連接將被期望的實施例將給出以說明如何關鍵的MCU特性和功能匹配重要應用要求。

在嵌入式領域的以太網連接

以太網是在嵌入式系統這樣一個普遍的元素，我們通常不會給它太多的思想 - 它只是“以太”在這臺計算機進行通信。自1985年最初的標準化以太網已經發展壯大，從原來的3 Mbit / s的數據傳輸速率為100 Gbit / s的演變，并衍生出了各種不同的媒體和連接拓撲結構。多層OSI模型和基礎信息結構的靈活性，支持已使以太網生存和繁榮了幾十年的發展和優化。

嵌入式設備使用以太網連接來發送和接收數據和控制信息。更先進的嵌入式系統可以使用以太網發送和接收代碼更新增加新的功能，并修復漏洞或安全弱點可以被黑客利用來竊取機密信息。這些更新必須受到保護，免受安全漏洞，或者黑客可以使用更新功能完全破壞系統，并以此為切入點，以攻擊網絡的其他部分。甚至低成本的嵌入式系統可以使用遠程更新的方便的，所以即使當設計完成安全某種程度，必須考慮“上的預算”。

其中一個原因以太網已存活，只要是該標準的早期版本已經變得越來越具有成本效益。例如，在低帶寬10兆比特/秒，其標準（10BASE-T和100BASE-TX）的100 Mbit / s的版本，在雙絞線電纜和8P8C模塊化連接器上運行，還是標準化后，甚至幾十年的一個流行的版本。這些版本現在普遍支持低成本的MCU，可提供甚至顯著成本受限的設計連接。

有關以太網標準向Digi-Key提供的資源，如Microchip的產品培訓模塊上的嵌入式以太網的討論以太網標準，并支持以太網實現各種設備的詳細信息。

在預算以太網連接

MCU供應商甚至在他們的一些最低端的設備提供以太網連接。這使得可以給互聯網連接添加到甚??至低成本傳感器，控制器，以及其他元件在分布式系統的周邊。其中最普遍的MCU系列是Microchip的PIC的，和PIC18F MCU系列具有片上10BASE-T以太網控制器和PHY集成的一些成員。這使得有可能連接到以太網僅使用一個外部連接器集成磁，就像貝爾保險絲S811-1X1T-06-F。的集成的PHY是很簡單的，因為它實現了低速10BASE-T標準中，但它仍然可以連接到100BASE-T和由于它們的向后兼容性1000BASE-T標準。

盡管Microchip的PIC18F97J60 MCU低廉，以太網控制器有幾個先進的功能，可以很容易就實現了更高層次的通信協議所需的軟件。正如圖1的8字節以太網RAM緩存器被包括在控制器本地分組存儲減少對系統存儲器帶寬要求。仲裁器管理對從DMA控制器中，CPU，發送塊的數據緩沖器，并接收塊以最大化性能和效率。

其中的PIC18F以太網控制器等先進功能，是在一個特殊的數據包的接收喚醒能力。這是在傳感器應用中??，器件可被置于低功率模式，直到讀出需要特別有用的。當接收喚醒分組中的CPU被中斷和轉換出的低功耗狀態。傳感器讀數制成，傳回通過以太網主機。該CPU返回到低功耗模式，直到接收到另一個喚醒數據包。

建筑橋梁

通常情況下，多個傳感器具有不同的接口要求，需要加以鞏固和“橋”到一個單一的標準接口。在本申請中所述的MCU可能需要有一個更強大的以太網實施中，可能使用了100BASE-T標準以提高超過我們先前看到其中慢10BASE-T標準足以單傳感器裝置的性能。 MCU還需要支持各種各樣的其他標準，如USB，SPI，I2C，CAN，和SMBus / PMBus的，因此它可以覆蓋全系列電位傳感器接口。例如，意法半導體的STM32F405xx / 7XX MCU不僅支持以太網10 / 100BASE-T連接，但許多其他流行的接口也是如此。如在圖2中的框圖，它支持所有常用接口，并且因為它可在多種封裝形式，從64引腳到176引腳可以將設備匹配接口端口的準確數量，你需要優化電路板空間使用。

該STM32F405xx / 7xx的，它使一個很好的匹配橋接應用的另一個重要特點是它的片上總線結構。注意，低速串行外設被組織在兩個不同的總線與獨立的DMA控制器，以盡量減少總線沖突。以太網和USB接口有自己的連接成優先訪問這兩個片上和外部存儲器中的高速AHB總線開關矩陣。這種類型的靈活的片上總線結構相結合時，并在單一以太網接口，鞏固用于通信的多個傳感器數據流是至關重要的。

匯聚和存儲

在一些低成本的嵌入式應用會有由局部傳感器產??生的，或從遠程傳感器集線器在MCU中可用的內部存儲將不足以聚集足夠的數據。在這些情況下，外部存儲器控制器，將需要管理外部存儲設備。對于中等容量的應用程序靜態內存就足夠了，但在高容量應用程序的動態內存是必需的。的存儲器控??制器，像上的NXP LPC178x / 7倍支持任一類型的接口，并且可以是，因為多個產品變型特別有效，具有不同的存儲器要求，可以用相同的MCU來支持。如圖3，靜態存儲器（ROM，RAM和閃存）和動態存儲器（SDRAM）的支持使得能夠存儲顯著的數據。嵌入式數據緩沖區中寫入的合并交易，以盡量減少內存訪問有用的。讀操作可以使用該緩沖器來聚合的交易，以減少總線帶寬。此外，訪問以前緩沖位置可以使用，而不是在外部存儲器中的緩沖數據，改善記憶的帶寬和降低功耗。

恩智浦LPC178x的圖像/ 7X外部存儲器控制器

安全注意事項

在某些以太網連接的嵌入式系統的安全性將是一個重要的考慮因素。許多低成本的MCU沒有集成安全功能，但也有可用于安全功能添加到一個低成本的微控制器系統的安全性的外圍設備。愛特梅爾CryptoAuthentication ATSHA204A安全設備，例如，可以存儲安全密鑰，驗證所接收的數據，并生成隨機數中共同的安全協議使用。標準安全散列算法（SHA）用于生成和檢查安全摘要用于安全地驗證傳輸。在設備中可用的安全的命令的類型的列表是顯示在圖4的界面到MCU使用熟悉I2C總線易于集成。

結論

以太網是在這里留下來，低端的MCU現在支持有線以太網連接，嵌入式物聯網設備將能夠使用有線連接提供的性能和可靠性。請確保您匹配您的應用程序通過您的目標MCU為一個成功的設計所提供的功能所需的以太網功能。