分享:Mac与Phy组成原理的简单分析

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1.General

  下图是网口结构简图。网口由CPU、MAC和PHY三部分组成。DMA控制器通常属于CPU的一部分,用虚线放在这里是为了表示DMA控制器可能会参与到网口数据传输中。

  对于上述的三部分,并不一定都是独立的芯片,根据组合形式,可分为下列几种类型:

  方案一:CPU集成MAC与PHY;

  方案二:CPU集成MAC,PHY采用独立芯片;

  方案三:CPU不集成MAC与PHY,MAC与PHY采用集成芯片;

  本例中选用方案二做进一步说明,因为CPU总线接口很常见,通常都会做成可以像访问内存一样去访问,没必要拿出来说,而Mac与PHY之间的MII接口则需要多做些说明。

  下图是采用方案二的网口结构图。虚框表示CPU,MAC集成在CPU中。PHY芯片通过MII接口与CPU上的Mac连接。

   在软件上对网口的操作通常分为下面几步:

       1) 为数据收发分配内存;

       2) 初始化MAC寄存器;

       3) 初始化PHY寄存器(通过MIIM)

       4) 启动收发;

2.MII

  MII接口是MAC与PHY连接的标准接口。因为各厂家采用了同样的接口,用户可以根据所需的性能、价格,采用不同型号,甚至不同公司的phy芯片。

  数据收发通过MII接口中的两组总线(4对串口)实现。而对PHY芯片寄存器的配置信息,则通过MII的一组总线(我认为就是I2C总线)实现,即MIIM(MII Management)。

下表列出了MII总线中主要的一些引脚

  MIIM只有两个线(注意:MIIM与MII不一样),时钟信号MDC与数据线MDIO读写命令均由Mac发起,PHY不能通过MIIM主动向Mac发送信息。由于MIIM只能有Mac发起,我们可以操作的也就只有MAC上的寄存器。

3.DMA

  收发数据总是间费时费力的事,尤其对于网络设备来说更是如此。CPU做这些事情显然不合适。既然是数据搬移,最简单的办法当然是让DMA来做。DMA:Direct Memory Access,存储器直接访问。允许外部设备和存储器之间直接读写数据,即不通过CPU。这样CPU要做的事情就简单了。只需要告诉DMA起始地址与长度,剩下的事情就会自动完成。

  通常在MAC中会有一组寄存器专门用户记录数据地址,tbase与rbase,cpu按MAC要的格式把数据放好后,启动MAC的数据发送就可以了。启动过程常会用到寄存器tstate。

4.MAC

   CPU上有两组寄存器与MAC相关。一组用户数据的收发,对应上面的DMA;一组用户MIIM,用户对PHY进行配置。两组寄存器由于都在CPU上,配置方式与其他CPU上寄存器一样,直接读写即可。数据的转发通过DMA完成。

5.PHY

 

 

  该芯片是一个10M/100M Ethernet网口芯片

  PHY芯片有一组寄存器用户保存配置,并更新状态。CPU不能直接访问这组寄存器,只能通过MAC上的MIIM寄存器组实现间接访问

  同时PHY芯片负责完成MII总线的数据与Media Interface上数据的转发。该转发根据寄存器配置自动完成,不需要外接干预。 

posted @ 2017-04-25 11:03  qq84722386  阅读(356)  评论(0编辑  收藏  举报