网络知识： 物理层PHY 和 网络层MAC

 

PHY模块简介

物理层位于OSI最底层，物理层协议定义电气信号、线的状态、时钟要求、数据编码和数据传输用的连接器。 物理层的器件称为PHY。

 

 上图里的灰色方框图里的就是PHY芯片内部模块图。 MAC器件通过MII接口来与PHY进行数据交换。 从图中可以看到向外发送数据和从外部接收数据时PHY所要做的一些工作。 可以简单理解成：

• 向外部发送数据时， MAC通过MII向PHY传送数据， 这些数据通过编码等处理， 最后再转成模拟信号发送出去。
• 从外部接收数据时，模拟信号先转成数字信号，再经过解码得到数据， 经过MII送到MAC。

 

PHY与MAC的通迅接口

PHY与MAC的通过MII（Media Independ Interface)来通迅， 其工作内容包括：

• 数据接口， 有RX/TX两条独立的通道。
• 管理接口， 由时钟信号和数据信号组成， 可以用来控制和监视PHY的工作。

在MII的基础上， 后来又有了：

1. RMII(Reduced Media Independant Interface)， 简化了MII， 比MII用的信号线更少。
2. GMII(Gigabit Media Independent Interface)， 即先兆的MII接口
3. RGMII (Reduced Gigabit Media Independent Interface)

 

PHY与RJ45的连接

PHY上有大量模拟器件， MAC是全数字器件， 现在的IC技术已经可以将PHY和MAC集成在单芯片内。

在外部， PHY外部连接RJ45接口， 通常在PHY和RJ45之间放置一个1：1的隔离变压器(Transformer)作为绝缘模块， 有几个考虑：

1. 1.  芯片工作时产生的信号传送到很远的地方会有较大的直流分量损失
   2. 如果PHY和RJ45直连， 电磁感应和静电很容易造成芯片损坏
   3. 电网环境不同造成连接两端的0V电平不一致， 导致很大的电流会从电势高的设备流向电势低的设备。

 以太网MAC功能和基本原理

作为以太网设备的一部分，MAC是数据链路层的一个子层。 MAC负责执行带冲突检测的载波侦听多路访问协议， 即CSMA/CD协议。 它完成以下功能：

• 把数据封装成帧， 包括对帧进行界定， 实现帧同步， 对目的MAC地址和源MAC地址进行处理， 在与PHY发生传输错误时对帧进行处理。
• 对PHY的控制。