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在 ETH（以太网）通信中，MAC（Media Access Control，媒体访问控制）地址是 MCU / 网络设备的 “硬件身份证”—— 全球唯一，用于局域网内设备的精准寻址，没有 MAC 地址，ETH 设备就无法在网络中被识别和通信。

本文带你吃透 MAC 地址的本质、格式、配置方法及嵌入式实战，ETH 开发必备！

一、先搞懂：MAC 地址是什么？核心作用是什么？

1. MAC 地址的本质：全球唯一的硬件标识

• 定义：由 IEEE（电气和电子工程师协会）分配给网络设备厂商，固化在 ETH 外设的硬件中（如 MCU 的 ETH 控制器、网卡芯片），也可通过软件配置自定义（嵌入式常用）；
• 唯一性：全球每一个 ETH 设备的 MAC 地址都不重复，如同身份证号码，确保局域网内设备不会 “认错”；
• 长度：48 位（6 字节），通常用十六进制表示，格式为XX:XX:XX:XX:XX:XX（如00:1A:2B:3C:4D:5E）。

2. 核心作用：局域网内的 “寻址导航”

ETH 通信分两步：

1. 局域网内（如同一路由器下）：设备通过 MAC 地址识别目标 —— 发送方的 ETH 外设会广播 “谁是 XX:XX:XX:XX:XX:XX”，目标设备回应后建立连接，这一过程叫 “ARP 地址解析”；
2. 跨网段（如访问互联网）：先通过 MAC 地址找到网关，再由网关转发数据。

简单说：MAC 地址负责 “局域网内找设备”，IP 地址负责 “跨网段找目标”，两者配合实现完整网络通信。

二、MAC 地址的格式与分类（嵌入式常用场景）

1. 格式拆解（48 位 = 前 24 位 + 后 24 位）

2. 分类（嵌入式重点关注前两类）

• 烧录式 MAC（固化 MAC）：MCU 出厂时烧录在芯片 OTP（一次性可编程）内存中，上电后可通过寄存器读取（如 HC32F460 的ETH_MAC_ADDR0~ADDR5寄存器），稳定性高，无需手动配置；
• 自定义 MAC（软件配置）：嵌入式开发中常用，通过代码将自定义 MAC 地址写入 ETH 控制器寄存器，灵活适配项目需求（需确保局域网内唯一，避免冲突）；
• 广播 MAC：全 FF 地址FF:FF:FF:FF:FF:FF，用于局域网内广播数据（如 ARP 请求）。

⚠️ 关键提醒：自定义 MAC 时，前 24 位建议使用厂商分配的 OUI（避免侵权），或使用 “私有 MAC 地址段”（前 3 字节最后一位为 1，如02:XX:XX:XX:XX:XX），避免与公网设备冲突。

三、嵌入式实战：MAC 地址配置（HC32/STM32 通用）

ETH 通信前必须配置 MAC 地址（固化 MAC 可直接读取，自定义需手动写入），以下是两种核心场景的实战代码：

场景 1：读取 MCU 固化 MAC 地址（推荐，避免冲突）

多数 MCU（如 HC32F460、STM32F4）的 ETH 控制器支持读取 OTP 中的固化 MAC，步骤如

#include "hc32f460_eth.h" // HC32 ETH头文件（STM32替换为stm32f4xx_eth.h） // 存储MAC地址的数组（6字节） uint8_t g_eth_mac_addr[6] = {0}; // 读取MCU固化MAC地址 void ETH_ReadFixedMAC(void) { // HC32F460：通过ETH_MAC_ADDR寄存器读取（不同MCU寄存器名略有差异） g_eth_mac_addr[0] = ETH->MAC_ADDR0 & 0xFF; // 第1字节 g_eth_mac_addr[1] = (ETH->MAC_ADDR0 >> 8) & 0xFF;// 第2字节 g_eth_mac_addr[2] = ETH->MAC_ADDR1 & 0xFF; // 第3字节 g_eth_mac_addr[3] = (ETH->MAC_ADDR1 >> 8) & 0xFF;// 第4字节 g_eth_mac_addr[4] = ETH->MAC_ADDR2 & 0xFF; // 第5字节 g_eth_mac_addr[5] = (ETH->MAC_ADDR2 >> 8) & 0xFF;// 第6字节 // 打印MAC地址（调试用） printf("固化MAC地址：%02X:%02X:%02X:%02X:%02X:%02X\n", g_eth_mac_addr[0], g_eth_mac_addr[1], g_eth_mac_addr[2], g_eth_mac_addr[3], g_eth_mac_addr[4], g_eth_mac_addr[5]); }

场景 2：自定义 MAC 地址（手动配置）

若 MCU 无固化 MAC 或需自定义，可通过代码写入 ETH 寄存器：

// 自定义MAC地址（示例：02:12:34:56:78:9A，私有地址段） #define CUSTOM_MAC_ADDR {0x02, 0x12, 0x34, 0x56, 0x78, 0x9A} // 配置自定义MAC地址 void ETH_SetCustomMAC(void) { uint8_t mac_addr[] = CUSTOM_MAC_ADDR; // 1. 关闭ETH外设（配置前需禁用） ETH_Cmd(DISABLE); // 2. 写入MAC地址到ETH控制器寄存器 // HC32F460：MAC_ADDR0存储第1~2字节，MAC_ADDR1存储第3~4字节，MAC_ADDR2存储第5~6字节 ETH->MAC_ADDR0 = (mac_addr[1] << 8) | mac_addr[0]; ETH->MAC_ADDR1 = (mac_addr[3] << 8) | mac_addr[2]; ETH->MAC_ADDR2 = (mac_addr[5] << 8) | mac_addr[4]; // 3. 启用ETH外设 ETH_Cmd(ENABLE); // 打印配置结果 printf("自定义MAC地址：%02X:%02X:%02X:%02X:%02X:%02X\n", mac_addr[0], mac_addr[1], mac_addr[2], mac_addr[3], mac_addr[4], mac_addr[5]); }

场景 3：ETH 初始化完整流程（含 MAC 配置）

以 HC32F460 为例，整合 MAC 配置与 ETH 初始化：

void ETH_Init(void) { // 步骤1：初始化ETH相关GPIO（RMII/MII模式，需配置TX/RX引脚，省略具体配置） ETH_GPIO_Init(); // 步骤2：配置MAC地址（二选一：读取固化MAC或自定义MAC） ETH_ReadFixedMAC(); // ETH_SetCustomMAC(); // 步骤3：初始化ETH控制器（配置MAC模式、速率、双工模式等） ETH_MacInitTypeDef eth_mac_init; ETH_MacStructInit(&eth_mac_init); eth_mac_init.MacAddr = g_eth_mac_addr; // 绑定MAC地址 eth_mac_init.Speed = ETH_SPEED_100M; // 速率100M eth_mac_init.DuplexMode = ETH_DUPLEX_FULL; // 全双工模式 eth_mac_init.AutoNegotiation = ETH_AUTONEGO_ON; // 自动协商开启 ETH_MacInit(&eth_mac_init); // 步骤4：初始化DMA描述符表（之前解析的核心步骤，省略） ETH_DMADesc_Init(); // 步骤5：启用ETH接收 ETH_StartReceive(); } int main(void) { // 系统时钟初始化（含ETH时钟配置） SystemClock_Init(); // ETH初始化（含MAC配置） ETH_Init(); while(1) { // 处理ETH接收数据（省略） } }

四、嵌入式开发必避的 3 个 MAC 坑

1. 局域网内 MAC 地址冲突（最常见）

• 问题：两台设备用相同 MAC 地址，导致通信卡顿、数据丢失；
• 解决：① 优先使用 MCU 固化 MAC（天然唯一）；② 自定义 MAC 时，为每台设备分配不同后 24 位（如结合设备 SN 号）；③ 避免使用公网 OUI 段。

2. MAC 地址字节顺序错误

• 问题：寄存器存储顺序与实际显示顺序相反（如寄存器写入0x1234，对应 MAC 第 1~2 字节为34:12）；
• 解决：查 MCU 手册确认寄存器字节存储规则（多数为 “低字节在前”），配置后通过打印验证。

3. 未启用 ETH 时钟导致 MAC 配置失败

• 问题：ETH 控制器时钟未使能，写入 MAC 地址寄存器无响应；
• 解决：配置 MAC 前，先使能 ETH 时钟（如 HC32F460 需使能CKCU_PERIPH_ETH时钟）：

  // HC32F460：使能ETH外设时钟 CKCU_PeripClockConfig(CKCU_PERIPH_ETH, ENABLE);

4. 自定义 MAC 使用公网 OUI 段

• 问题：使用 IEEE 分配给其他厂商的 OUI 段（如00:0C:29是 VMware 专属），可能被网络设备拦截；
• 解决：使用私有 MAC 地址段（前 3 字节最后一位为 1），如02:XX:XX:XX:XX:XX、06:XX:XX:XX:XX:XX等。

五、核心总结

• MAC 地址的本质：ETH 设备的 “硬件身份证”，全球唯一，用于局域网寻址；
• 配置方式：嵌入式优先读取固化 MAC（稳定无冲突），需自定义时用私有 OUI 段；
• 实战关键：配置前使能 ETH 时钟、确认寄存器字节顺序、避免局域网 MAC 冲突；
• 一句话记住：没有 MAC 地址，ETH 设备就 “无法在网络中被识别”，是 ETH 通信的基础前提！

在 ETH（以太网）底层开发中，寄存器是直接操控 ETH 外设的 “入口”—— 从 MAC 地址配置、速率协商到 DMA 数据搬运，所有 ETH 功能都需通过读写寄存器实现。不同 MCU（HC32/STM32）的 ETH 寄存器名略有差异，但核心分类和功能逻辑高度一致。

本文带你吃透 ETH 寄存器的核心分类、关键寄存器功能及实战配置，嵌入式 ETH 底层开发必备！

一、ETH 寄存器核心分类（按功能划分）

ETH 寄存器按功能可分为 5 大类，覆盖从基础配置到数据传输的全流程，重点关注前 4 类：

⚠️ 关键提醒：所有寄存器操作前，必须先使能 ETH 外设时钟（如 HC32 的CKCU_PERIPH_ETH、STM32 的ETH_CLK），否则寄存器读写无效！

二、必懂关键寄存器（功能 + 实战代码）

以下是嵌入式 ETH 开发中最常用的核心寄存器，结合 HC32F460/STM32F4 示例，兼顾理论与实操：

1. MAC 地址寄存器（MAC_ADDRx）—— ETH 设备 “身份证” 配置

• 功能：存储 48 位 MAC 地址（6 字节），分为 3 个 16 位寄存器（MAC_ADDR0~MAC_ADDR2），每寄存器存储 2 字节 MAC 数据；
• 存储规则：多数 MCU 为 “低字节在前”（如 MAC 第 1 字节存于 MAC_ADDR0 的低 8 位，第 2 字节存于 MAC_ADDR0 的高 8 位）；
• 实战代码（HC32F460）：

  // 配置MAC地址：02:12:34:56:78:9A uint8_t mac_addr[] = {0x02, 0x12, 0x34, 0x56, 0x78, 0x9A}; ETH->MAC_ADDR0 = (mac_addr[1] << 8) | mac_addr[0]; // 存储第1~2字节 ETH->MAC_ADDR1 = (mac_addr[3] << 8) | mac_addr[2]; // 存储第3~4字节 ETH->MAC_ADDR2 = (mac_addr[5] << 8) | mac_addr[4]; // 存储第5~6字节

• STM32 差异：寄存器名改为ETH_MAC->MAC_ADDR0（结构体封装），存储规则一致：

  ETH_MAC->MAC_ADDR0 = (mac_addr[1] << 8) | mac_addr[0];

2. MAC 控制寄存器（MAC_CR）—— ETH 核心模式配置

• 功能：配置 ETH 工作模式（速率、双工、自动协商）、帧发送 / 接收使能；
• 关键位说明（通用）：
  • BIT3：自动协商使能（AN_EN=1，开启 10M/100M 自动适配）；
  • BIT2：双工模式（DUPLEX=1，全双工；0，半双工）；
  • BIT1：速率选择（SPEED=1，100M；0，10M）；
  • BIT0：MAC 使能（MAC_EN=1，启用 ETH 外设）；
• 实战代码（配置 100M 全双工 + 自动协商）

  // HC32F460：MAC_CR寄存器配置 ETH->MAC_CR |= (1 << 3) | (1 << 2) | (1 << 1) | (1 << 0); // 解读：AN_EN=1（自动协商）、DUPLEX=1（全双工）、SPEED=1（100M）、MAC_EN=1（使能） // STM32F4：结构体封装配置（本质还是操作MAC_CR寄存器） ETH_MACInitTypeDef mac_init; mac_init.Speed = ETH_SPEED_100M; mac_init.DuplexMode = ETH_DUPLEX_FULL; mac_init.AutoNegotiation = ETH_AUTONEGO_ON; ETH_MACInit(&mac_init);

3. DMA 控制寄存器（DMA_CR）—— 数据搬运开关

• 功能：控制 DMA 通道（接收 / 发送）使能、传输模式（循环 / 单次）、中断使能；
• 关键位说明（通用）：
  • BIT1：RX DMA 使能（RX_EN=1，启用接收 DMA 通道）；
  • BIT0：TX DMA 使能（TX_EN=1，启用发送 DMA 通道）；
  • BIT7：DMA 中断使能（INT_EN=1，允许 DMA 触发中断）；
• 实战代码（启用 DMA 收发通道）：

  // HC32F460：启用RX/TX DMA通道 ETH->DMA_CR |= (1 << 1) | (1 << 0); // RX_EN=1，TX_EN=1 // STM32F4：直接操作寄存器（或用库函数ETH_DMACmd） ETH_DMA->DMACR |= (1 << 1) | (1 << 0); // 库函数等价操作：ETH_DMACmd(ETH_DMA_CHANNEL_RX, ENABLE);

4. DMA 描述符表地址寄存器（DMA_RDLAR/DMA_TDLAR）—— 数据搬运 “导航图”

• 功能：存储 DMA 接收 / 发送描述符表的首地址，DMA 控制器通过该地址读取描述符（缓冲区地址、长度等）；
• 关键要求：地址必须按 4 字节或 8 字节对齐（多数 MCU 要求 8 字节）；
• 实战代码（绑定接收描述符表地址）：

  // HC32F460：DMA_RDLAR = 接收描述符表首地址 ETH->DMA_RDLAR = (uint32_t)dma_rx_desc_tab; // dma_rx_desc_tab为描述符表指针 ETH->DMA_TDLAR = (uint32_t)dma_tx_desc_tab; // 绑定发送描述符表 // STM32F4：寄存器名改为DMA_RDLAR/DMA_TDLAR（结构体封装） ETH_DMA->DMARDLAR = (uint32_t)dma_rx_desc_tab; ETH_DMA->DMATDLAR = (uint32_t)dma_tx_desc_tab;

5. 状态寄存器（MAC_SR/DMA_SR）—— 通信状态 “反馈器”

• 功能：反馈 ETH 工作状态（自动协商完成、帧接收 / 发送成功、错误状态）；
• 常用状态位：
  • MAC_SR BIT5：自动协商完成（AN_COMP=1，速率 / 双工协商成功）；
  • DMA_SR BIT0：接收完成（RX_DONE=1，DMA 已搬运完接收数据）；
  • DMA_SR BIT1：发送完成（TX_DONE=1，DMA 已完成数据发送）；
• 实战代码（判断自动协商完成）：

  // 等待自动协商完成（HC32F460） while((ETH->MAC_SR & (1 << 5)) == 0); // 循环等待AN_COMP位为1 // STM32F4：判断接收完成 if(ETH_DMA->DMASR & (1 << 0)) { // 接收数据处理逻辑 ETH_DMA->DMASR |= (1 << 0); // 清除接收完成标志 }

三、寄存器操作的 3 个核心原则（避坑关键）

1. 先使能时钟，再操作寄存器

• 问题：未使能 ETH 时钟时，读写寄存器无响应，配置失效；
• 解决：ETH 初始化第一步必须使能时钟：

  // HC32F460：使能ETH外设时钟 CKCU_PeripClockConfig(CKCU_PERIPH_ETH, ENABLE); // STM32F4：使能ETH时钟（含PHY时钟） __HAL_RCC_ETH_CLK_ENABLE();

2. 配置前禁用 ETH/DMA，配置后启用

• 问题：ETH/DMA 工作时修改配置，可能导致寄存器值错乱、数据传输异常；
• 解决：操作核心寄存器（如 MAC_ADDR、MAC_CR）前，先禁用 ETH/DMA：

  // 配置MAC地址前禁用ETH ETH->MAC_CR &= ~(1 << 0); // MAC_EN=0，禁用ETH // 配置MAC地址... ETH->MAC_CR |= (1 << 0); // 配置完成后启用ETH

3. 清除状态标志位（避免误触发）

• 问题：状态寄存器的标志位（如接收完成、错误标志）不会自动清除，可能导致重复触发中断；
• 解决：处理完状态后，手动清除标志位（多数 MCU 通过 “写 1 清 0”）：

  // HC32F460：清除DMA接收完成标志（写1清0） ETH->DMA_SR |= (1 << 0);

四、HC32 vs STM32 ETH 寄存器差异（快速适配）

⚠️ 关键提醒：具体寄存器位定义（如 BIT 编号、功能）需查阅对应 MCU 的《参考手册》（RM），避免因型号差异导致配置错误。

五、核心总结

• ETH 寄存器是操控 ETH 外设的 “直接入口”，核心分类为 MAC 配置、DMA 控制、状态中断、描述符地址 4 大类；
• 必懂关键寄存器：MAC_ADDRx（MAC 地址）、MAC_CR（工作模式）、DMA_CR（DMA 使能）、DMA_RDLAR/TDLAR（描述符表地址）；
• 操作原则：先使能时钟、配置前禁用外设、处理后清标志位，避免踩坑；
• 跨 MCU 适配：核心功能逻辑一致，仅寄存器名 / 位定义略有差异，需结合手册调整。

嵌入式 ETH 底层开发的核心，就是 “读懂寄存器功能 + 按规则配置”—— 掌握这些寄存器，就能脱离库函数，实现更灵活的 ETH 功能定制！