Warum diskrete Ethernet-Transceiver verwenden?

Wenn Ihre MCU über einen eingebauten Ethernet-PHY verfügt, würden Sie diesen normalerweise verwenden. Aber viele MCUs haben das nicht zur Verfügung. Trotzdem fallen mir hier mehrere Gründe ein, warum Sie möglicherweise keine interne PHY verwenden möchten.

1) Wiederverwendung von Designs. Wenn Sie ein früheres Design haben, das eine externe PHY verwendet hat (vielleicht auf einer früheren MCU, die keine interne PHY unterstützte), können Sie Entwicklungszeit sparen, indem Sie dasselbe Design und denselben Code verwenden.

2) Physische Trennung. Normalerweise möchten Sie den PHY so nah wie möglich am Magjack platzieren. Wenn Ihre MCU weit von der Buchse entfernt sein muss, kann es sinnvoll sein, die MII-Signale über die Platine zu führen.

3) Anderes physisches Medium: Möglicherweise möchten Sie einen Glasfaser-PHY verwenden, entweder als Standard oder als Option.

4) Kein PHY: Für die Kommunikation über kurze Entfernungen (z. B. zwischen Modulen in einem einzelnen Chassis) können Sie sogar den PHY vollständig überspringen und die RMII-Signale direkt anschließen. Insbesondere wenn Sie so etwas wie einen SOHO-Router herstellen, kann die integrierte MCU auf diese Weise mit dem Switch verbunden werden, wodurch vermieden wird, zwei PHYs zu durchlaufen.

Welche Vorteile bietet die Verwendung einer externen PHY gegenüber einer internen, wenn beide verfügbar sind? Es scheint, als würde die Verwendung des internen PHY bei der Stückliste und erheblich beim PCB-Routing sparen.

Schauen Sie sich die Geschwindigkeiten der meisten GPIOs auf Mikroprozessoren an, dort um die 50 MHz oder niedriger. Ethernet 100 Mbit/s läuft mit 100 MHz und verwendet differenzielle Transceiver, was auch die Kosten erhöht, wenn Sie es nicht verwenden. Daher haben die meisten Mikroprozessoren die Transceiver außerhalb des Mikroprozessors.

Diese medienunabhängigen Schnittstellen ermöglichen es einem langsameren Mikroprozessor, Ethernet zu verwenden, indem eine parallele Schnittstelle verwendet wird (einige verwenden 4 parallele Leitungen und andere 8). Die Phy-Chips kümmern sich auch um die physikalische Schicht des Ethernet-Stacks, wie zum Beispiel um zu erkennen, ob ein Kabel angeschlossen wurde.

Es gibt keinen Vorteil der Verwendung einer über der anderen, außer Kosteneinsparungen, Einsparungen bei der Leiterplattenfläche und beim Routing.

^{Einfügen von Kommentaren der Kommentatoren, die es besser wissen und tatsächliche Antworten posten sollten :}

Dasselbe gilt für nahezu jedes Peripheriegerät, das extern oder integriert sein kann: Flexibilität in Bezug auf Spezifikationen, Hersteller, Layout, Kosten, Stromverbrauch und Optionen. - aus Kommentar von Eugene Sh.

Insbesondere wenn die Funktionalität mit einem Multi-Die-Gehäuse erreicht wird, können die Kosten niedriger sein und/oder Sie können durch die Verwendung eines externen PHY mehr Flexibilität erhalten. Die analoge Funktionalität in einem PHY ist möglicherweise nicht so gut für die Integration mit einer modernen MCU geeignet. - aus Kommentar von Spehro Pefhany

Es gibt auch viele Optionen für einen PHY: Auto-MDI/MDIX, Diagnose (Kabelfehlererkennung), einige PHY ermöglichen die Unterstützung für Glasfaser, einige PHY sind tatsächlich Drei-Port-Ethernet-Switches, sodass Sie zwei RJ-45-Buchsen anschließen können. Und es gibt viele Parameter, die sie geeigneter machen können als ein einfaches integriertes PHY: Taktungsoptionen, Stromverbrauch (der von Produkt zu Produkt stark variiert und zu einem wichtigen Faktor geworden ist) und natürlich die Kosten. - aus Kommentar von dim