Lassen Sie uns zunächst einige Begriffe klarstellen: Eine Ethernet-Schnittstelle besteht normalerweise aus zwei Teilen: einem MAC und einem PHY. Der MAC, Media Access Controller, übernimmt die gesamte Paketassemblierung, Übertragung, den Empfang und die Fehlerprüfung. Ein PHY übernimmt alle PHYsical-Transportaufgaben wie das Modulieren des Signals, das Verwalten des DC-Ausgleichs, das Verfolgen des Basisband-Streifens usw.
Es gibt einige Dinge, die beide Seiten bis zu einem gewissen Grad tun. Sowohl MAC als auch PHY führen eine gewisse Datenfehlererkennung durch. Dies ist keine redundante Fehlererkennung, sondern nur eine Fehlererkennung, die in direktem Zusammenhang mit den Arten von Dingen steht, die MAC und PHY ausführen. Außerdem hängen sowohl MAC als auch PHY von der Paketnatur des Ethernet ab. Der MAC, weil er die Paketnatur zum Filtern, Weiterleiten und Verwalten der Daten verwendet. Die PHY, weil es bestimmte Signalmodulations- / Demodulationsfunktionen gibt, bei denen Pakete (und der Abstand zwischen den Paketen) korrekt funktionieren müssen.
Der Punkt ist: Sie können nicht von Paketen wegkommen, selbst wenn Sie nur die PHY verwenden. Natürlich müssen die Paket-Header keine "Standard" -Header sein. Und der CRC muss kein Standard-CRC sein. Sie sind jedoch immer noch auf die maximale Paketlänge und die maximale Paketlücke beschränkt, die für Standard-Ethernet erforderlich sind. (Hinweis: Möglicherweise können Sie "Jumbo" -Pakete erstellen, wenn beide PHYs dies unterstützen.)
Die Verwendung von Standard-Ethernet-Paket-Headern bietet jedoch viele Vorteile. Wir würden dies als "Layer 2" -Protokoll bezeichnen. Der Hauptvorteil besteht darin, dass Sie Standard-Ethernet-Switches verwenden können, um verschiedene Geräte miteinander zu verbinden.
Sie erwähnen, dass Sie nur einen "TDM-Stream" direkt (mehr oder weniger) mit dem PHY verbinden. Jedes Mal, wenn jemand mir gesagt hat, dass er über die Ausführung von digitalem Mehrkanal-Audio über Ethernet gesprochen hat. Wenn dies der Fall ist, haben Sie eine Reihe anderer Probleme, wie z. B. die Uhrzeitsynchronisation und die Fehlererkennung, die Sie daran hindern, dies auf einfache Weise zu tun. Ich werde in dieser Antwort nicht mehr auf Audio über Ethernet eingehen, aber sagen Sie mir, ob Sie dies tun möchten, da ich in diesem Fall viel mehr Informationen hinzufügen kann.
In der Vergangenheit gab es viele Produkte, die dies tun Ich habe eine Art Datenstrom genommen und ihn mit Ethernet-PHYs und FPGAs über Cat-5 ausgeführt, jedoch ohne herkömmliche MACs. Einige von ihnen haben die richtigen Ethernet-Layer-2- oder Layer-3-Pakete verwendet, andere nicht. Einige haben auch Nicht-Ethernet-Technologie wie ATM oder FDDI verwendet. Einige von ihnen haben FPGAs verwendet, aber im FPGA befindet sich eine traditionellere CPU und MAC.
Ich hoffe, dass Sie zu diesem Zeitpunkt erkannt haben, was Sie tun möchten (verwenden Sie ein FPGA und PHY, um eine zu übertragen Datenstrom über Cat-5) ist schwierig. Nicht unmöglich, aber schwierig. Lassen Sie mich versuchen zu erklären, wie schwierig es ist.
Zuerst müssen Sie das FPGA-Logikdesign beherrschen. Von allen professionellen FPGA-Logikdesignern, die ich kenne, ist dieses Projekt für 95% nicht möglich. Dies sind Leute, die seit mehreren Jahren oder sogar mehreren Jahrzehnten FPGAs entwickeln. Es wird lange dauern, bis Sie FPGAs genug gelernt haben, um diese Logik zu entwerfen. Wahrscheinlich Jahre, wenn Sie dies als Hobby tun.
Als Nächstes müssen Sie genau lernen, was ein MAC und ein PHY tun und wie sie zusammenarbeiten. Dies ist nicht so schwer wie das Erlernen von FPGAs, aber es ist auch nicht einfach. Es gibt viele grundlegende Konzepte, die wichtig, aber nicht leicht zu erlernen sind.
Jetzt müssen Sie eine Leiterplatte entwerfen, um all dies zu tun. Es ist auch nicht einfach, eine zuverlässige Leiterplatte zu entwerfen, die FPGAs und PHYs verwendet und die ordnungsgemäße Integrität des Ethernet-Signals übernimmt. Auch nicht super schwer. Aber auf einer Skala von 1-10, wobei 1 super einfach ist, wäre diese Leiterplatte ungefähr eine 6. Nicht schwer für einen erfahrenen Fachmann, aber definitiv schwer für einen nicht professionellen EE.
Zu diesem Zeitpunkt haben Sie wahrscheinlich bemerkt, dass ich Ihre Fragen nicht direkt beantwortet habe. Dies war absichtlich. Ich könnte Ihre Fragen beantworten, aber ehrlich gesagt würde Ihnen das nicht helfen. Es wäre, als würde man Ihnen sagen, wie man die zweite Geschichte eines Hauses baut, wenn Sie nicht herausgefunden haben, wie man die erste Geschichte oder sogar das Fundament baut.
Lernen Sie zunächst alles über das Entwerfen von FPGAs, das Sie können . Erfahren Sie auch alles über Ethernet, was Sie können. Es gibt viele Online-Ressourcen aus App-Notizen, Datenblättern und Anleitungen. Gehen Sie zu opencores.org und untersuchen Sie deren Ethernet-MAC-Kerne. Tun Sie dies fleißig und in einem Jahr könnten Sie bereit sein. Und wenn Sie bereit sind, werden Sie wahrscheinlich die Antworten auf 75% Ihrer Fragen kennen - und Sie werden in der Lage sein, die anderen 25% in den richtigen Kontext zu stellen. Wenn Ihnen jemand eine Antwort gibt, ist dies tatsächlich nützlich für Sie.