在嵌入式和工业网络系统中，为了减轻主控芯片（如MCU、MPU）的计算负担，提升实时性能和数据吞吐能力，越来越多的设备采用了支持硬件协议栈的以太网芯片。这类芯片集成了以太网协议栈（如MAC、PHY、TCP/IP）甚至更高层的协议功能，可直接处理网络连接、数据收发、协议解析等任务，极大地提升了系统的集成度和效率。

本文将介绍几种常见的硬件协议栈以太网芯片及其厂商特点，涵盖低功耗、工业级、高速通信等多个应用领域。

一、什么是硬件协议栈以太网芯片？

传统以太网通信依赖于软件实现TCP/IP协议栈，这会消耗大量CPU资源。而硬件协议栈芯片则将这些协议固化在硬件或片上微控制器中，用户只需通过简单的寄存器配置或API接口即可实现完整的网络通信。

其集成的协议通常包括：

物理层（PHY）

数据链路层（MAC）

网络层（IP）

传输层（TCP/UDP）

应用层（如HTTP、Modbus TCP、MQTT等）

二、主流硬件协议栈以太网芯片品牌及型号

1. WIZnet（维志网）

WIZnet 是最早专注于硬件TCP/IP协议栈芯片的厂商之一，其产品广泛用于物联网、嵌入式设备、工业控制等领域。

代表型号：

W5500：支持10/100Mbps，集成TCP/IP协议栈，8个独立Socket，SPI接口，功耗低，适用于Arduino、树莓派等开发板。

W6100：在W5500基础上增加IPv6支持，向未来网络演进。

W7500P：集成ARM Cortex-M0 MCU和PHY，适用于无需外部MCU的独立网络模块开发。

特点：配置简单、稳定性高、适合初学者及快速部署物联网产品。

2. Microchip（原Micrel）

Microchip不仅生产传统MAC+PHY芯片，也提供带有TCP/IP协议栈支持的网络控制器。

代表型号：

ENC28J60：一款10Mbps SPI接口MAC+PHY芯片，常与Microchip的TCP/IP软件栈配合使用。

LAN8720A / LAN9500A：部分型号集成USB转以太网功能，也可搭配Microchip Harmony协议栈用于轻量级网络设备。

特点：性能稳定，适用于成本敏感型产品。

3. Hilscher

德国 Hilscher 是工业通信芯片与协议堆栈的领导者，提供多协议硬件堆栈的SoC芯片。

代表型号：

netX 52 / netX 90：支持以太网/IP、PROFINET、EtherCAT 等多种工业协议，适用于PLC、HMI、运动控制器等。

特点：高集成、多协议支持，适用于高端工业网络通信。

4. Lantronix / XPort

Lantronix 提供基于模块封装的硬件协议栈芯片产品。

代表型号：

XPort：集成TCP/IP协议栈、WEB服务器、串口转以太网功能，适用于远程监控与串口设备联网。

XPort Pro：内置Linux系统和应用扩展，支持HTTPS、SSH等高级协议。

特点：高度集成，开箱即用，适合远程设备管理。

5. ASIX

ASIX 提供多款带嵌入式网络协议栈支持的芯片与模块产品。

代表型号：

AX88796C：集成10/100Mbps MAC+PHY，支持并口和SPI接口，适用于MCU联网。

AX11005BF：带嵌入式TCP/IP协议栈，支持多连接、DHCP、DNS等网络功能。

特点：接口丰富，适用于中等复杂度的嵌入式联网应用。

三、应用场景

物联网网关与节点：低功耗、易部署，广泛用于智能家居、传感器、远程监控。

工业控制：需要高稳定性与多协议支持的场景，如PLC、机器人、变频器。

嵌入式设备联网：如串口转以太网、智能仪表、控制器等。

教学与实验开发：通过SPI/I2C等接口连接，快速实现网络功能演示。

结语

硬件协议栈以太网芯片为嵌入式系统提供了高集成、低延迟、易开发的网络通信能力，特别适合资源有限的设备或对实时性要求较高的应用场景。从入门级的W5500到工业级的netX平台，开发者可根据项目需求选择合适的芯片，实现快速、高效的网络化功能部署。