Ein Ethernet-Controller sind Gerät oder ein Modul im Inneren eines größeren Geräts, das die Kommunikation zwischen der digitalen Datenverarbeitung eines Systems und einer Ethernet-Schnittstelle verwaltet. Er empfängt und sendet Daten vom und an den lokalen Bus, passt diesen Datenfluss an die Ethernet-Norm (IEEE 802.3) an und sendet dieselben Daten an den Ethernet-Bus bzw. empfängt sie von ihm.

 

Die Ethernet-Busverbindung unterstützt serielle Kommunikationsgeschwindigkeiten von 10, 100 oder 1000 Mbits/s (10/100/1000Base-T) über ein Shared Medium. Ethernet-Controller, die diese Standards unterstützen, beinhalten die physikalische Schicht und die Sicherungsschicht – differentielle Daten werden an einen Trenntransformator übermittelt, üblicherweise zur Verbindung über einen RJ45-Anschluss an das Ethernet-Kabel. Seit kurzem sind Controller mit 10 Gbit/s erhältlich, für die ein separates aktives Transceiver-Modul (PHY) benötigt wird, um das Signal für Kupfer- oder optische Glasfaserschnittstellen zu verstärken. Die Verbindung zwischen dem Ethernet-Controller und der physikalischen Medienschnittstelle wird als mediumabhängige Schnittstelle (Medium Dependent Interface, MDI) bezeichnet.

 

Der lokale Bus kann verschiedene Ausführungen haben. Manche Systeme benötigen keine Hochgeschwindigkeitsverbindungen, und die lokale Busschnittstelle ist daher lediglich eine langsame serielle Verbindung (SPI oder I2C). Diese Controller unterstützen für Datenpakete in der Regel Übertragungsgeschwindigkeiten von 10 Mbit/s (10Base-T), wobei die tatsächliche Datenrate sehr viel niedriger sein kann. Andere Ethernet-Controller unterstützen einen Hochgeschwindigkeitsbus, um die hohen Datenraten von 10/1000Base-T bereitstellen zu können. Hierbei kommen lokale Hochgeschwindigkeitsbusse zum Einsatz, um die Daten zwischen sich selbst und dem Mikroprozessorsystem zu übertragen. Dabei handelt es sich um parallele Busse mit der Bezeichnung Media Independent Interface (MII), Reduced MII (RMII) oder Gigabit MII, die GMII- oder RGMII-Alternativen unterstützen. Ethernet-Controller mit 10 Gbit/s verfügen über einen sehr schnellen Bus (XGMII), der aus zwei 32-Bit-Datenbussen besteht. Diese jedoch wurden durch den Bus mit XAUI (10 Gigabit Attachment Unit Interface) weitestgehend abgelöst. Manche Ethernet-Controller verfügen über eine integrierte PCI-Schnittstelle für den direkten Anschluss an den PCI-Bus des verarbeitenden Systems inklusive DMA (Direct Memory Access) zum Verschieben von Daten in und aus dem Systemspeicher.

 

Manche Controller unterstützen mehrere Ethernet-Verbindungen und können als Switches verwendet werden. Um den Ethernet-Standards zu genügen, verfügen sie üblicherweise über automatische Polaritätserkennung, Kollisionserkennung, Voll- und Halbduplex-Ethernet-Modi, automatische Weiterübertragung, zyklische Redundanzprüfung und Paketfilterung. In der Regel beinhalten sie Datenpuffer, um ein oder mehrere Datenpakete sowohl im Empfangs- als auch im Sendepfad speichern zu können.