А если вдувать в Ethernet пакеты со всей дури это не есть единственное предназначение устройства?

Я ж не предлагаю отказаться от оси. Это ж святое!
В серьезных RTOS-ах есть фича как Raw IP и Zero Copy Interface
Но тут обсуждаются как бы возможности по интеграции отдельного недоразвитого пакета.
В принципе человек и пошел по пути сильной модернизации uIP и скорее всего придет к отказу от сервисов стека и RTOS чтобы увеличить скорость.
Применение uIP уже говорит, что дивайс явно не смартфоном будет, просто достался он вместе с RTOS
Пересылка этих пакетов в дивайсе чуть не единственная фича как можно понять.
Ближе к границе 90 Mbit, хорошая архитектура проца является очень важным моментом.

Это классно конечно, но почему-то забывают про то, что заголовки не имеют фиксированной длинны - так что может оказаться, что граница заголовки/данные окажутся совсем не там, где настроенно для приема...

Не забывают, а не договаривают. Ну не всеж сразу всем рассказывать.
Ладно, расскажу вам секрет.
Есть такой тэг VLAN, в MAC хидере. Используя его можно много чего придумать.

Не совсем понятно, что же можно придумать с этим тегом на приемном конце? Тег-то приходит из сети, и есть он или нет - еще неизвестно (обычно, в конечном устройстве его надо просто стрипнуть). А я о том, что и в IP-заголовке, и в TCP-заголовке возможны дополнительные опции - например, при открытии сессии очень все любят сунуть опцию MTU. Хотя, с другой стороны, при передаче собственно данных обычно дополнительные заголовки не встречаются (нефиг оверхед гонять, и это правильно), но закладываться на это - себе дороже.

Хотя, конечно, это мои размышлизмы, может в мотороловской реализации мака уже и подумали за нас. Дайте, чтоли, ссылочку на даташит, почитаем, проникнемся

Вообще-то я просто прикалывался, но была одна мелкая идея.
Вот цифровое телевидение например юзает тег VLAN
Если в хидере обнаруживается заданный тэг то все такие пакеты уводятся роутером совсем в другие буферы и на другие порты.
Freescale удобны тем что, что там можно организовать прерывание сразу по приему MAC хидера, определить че за VLAN и быстенько сконфигурить адрес для приемника пакета данных которые будут еще через байт 28 (2.24 мкс) в лучшем случае.
Описание FEC-а от Freescale можно найти в любом ихнем ColdFire-е или ARM-е с встроенным Ethermet-ом

А принцип всей системы таков:
Спокойно юзаете свою ОС-ь.
Делаете там ARP, DHCP, DNS.. все че положено.
В некоторый момент получаете из сети по служебному соединению инфу о том, что скоро пойдут VLAN пакеты.
Настраиваете перехватчик MAC хидеров и его отводной канал передачи данных.
Перехватчик не юзает сервисы OC-и, если че нужно - дает понять через генерацию программных прерываний.
Все из предположения, что юзер использует собственный софт на стороне PC