单片机（MCU）在嵌入式系统中扮演着“控制核心”的角色，但传统MCU通常不具备直接接入以太网的能力。为了让单片机与互联网或局域网通信，必须借助“单片机转以太网芯片”这一桥梁。简单来说，它是一种将MCU的数据通过一定协议转换成以太网数据帧并发送到网络中的专用通信芯片。

一、定义

单片机转以太网芯片，也称为以太网控制器芯片，其作用是在不改变单片机原有结构的前提下，为其提供网络通信能力。它通常通过SPI、UART、或并口等简单总线与单片机通信，再通过RJ45接口接入网络，完成TCP/IP协议栈的处理与数据帧的组装和解析。

二、工作原理

单片机通过与以太网芯片之间的通信接口（如SPI）发送指令和数据包，芯片内部的控制逻辑负责封装成符合以太网标准的数据帧，并将其发送到网络中；反之，当网络中有数据发送到该芯片时，它会解析数据并通过接口传回MCU。

对于资源有限的MCU，以太网芯片通常集成了部分或全部的TCP/IP协议栈，降低了MCU端的软件负担。

三、常见的以太网转接芯片

以下是市场上常见、广泛使用的单片机以太网接口芯片：

1. WIZnet W5500 / W5100 / W5300（韩国WIZnet公司）

接口：SPI（W5500）、并口（W5300）

特点：内置TCP/IP协议栈，支持最多8个Socket同时通信，支持DHCP、DNS、PPPoE。

优势：适合低资源MCU使用，无需在MCU中编写协议栈。

应用：物联网设备、网络打印机、嵌入式Web服务器。

2. ENC28J60（Microchip）

接口：SPI

特点：仅实现以太网MAC+PHY，不含TCP/IP协议栈。

优势：成本低，需要MCU中运行轻量协议栈（如uIP、lwIP）。

应用：小型嵌入式网络设备。

3. LAN8720 / LAN8710（Microchip）

接口：RMII，需MCU集成MAC控制器

特点：仅提供PHY层，适合如STM32等带MAC控制器的MCU配合使用。

优势：高传输效率，适合实时性要求高的项目。

应用：工业控制器、网络摄像头。

4. RTL8201 / IP101G（Realtek、ICPlus）

接口：RMII/MII PHY芯片

特点：配合STM32、NXP等MCU实现完整以太网接口。

四、典型应用场景

嵌入式Web服务器

单片机通过以太网芯片运行简单网页界面，实现远程监控与配置（如远程灯控、温湿度查看）。

Modbus TCP设备

工业通信场合通过以太网传输Modbus数据，便于接入SCADA系统。

网络打印机/扫码枪等外设

将USB或串口外设数据通过以太网发送到上位机。

IoT设备联网

在Wi-Fi不适合的场合使用有线网络，提升传输稳定性与安全性。

五、选型考虑因素

在选择适合的以太网芯片时，可以考虑以下几点：

通信接口匹配：是否支持SPI、并口或RMII，与MCU的资源是否匹配。

是否内置协议栈：MCU资源较低时，建议选用内置协议栈的芯片，如W5500。

带宽需求：10Mbps/100Mbps？是否需要全双工？

功耗与封装：针对小型设备，芯片功耗与封装尺寸也需考虑。

是否支持PoE：某些芯片方案可配合PoE模块直接取电，减少电源布线。

六、总结

单片机转以太网芯片是连接嵌入式系统与以太网的关键器件，提供了一种低成本、高效率的联网方式。它降低了MCU实现网络通信的门槛，广泛应用于工业、家居、办公、IoT等场景中。未来随着以太网向更高速、更智能方向发展，这类芯片也将持续集成更多协议和功能，成为“智能互联”的重要基础单元。