以太网MAC和PHY总结

目录

• 一、简介
• 二、MAC和PHY接口
  • 1、MII接口
    • 1.1 MII
    • 1.2 RMII
    • 1.3 GMII 、RGMII
  • 2、SMI接口
• 三、CPU读写phy方法
  • 1、CPU通过mac来读phy的寄存器
  • 2、CPU通过mac来写phy的寄存器

一、简介

网卡(Network Interface Card，简称NIC)，也称网络适配器，是网络相互连接需要的设备。
数据是以帧的方式进行传输的。数据包包含有数据、数据的发送地、接收地和数据的校验信息。
网卡主要包括OSI的最下面的两层，物理层和数据链路层。

二、MAC和PHY接口

参考链接：https://blog.csdn.net/u012489236/article/details/108669679

可以看到，MAC是在CPU总线上的(APB、AHB、AXI)；
而MAC与PHY之间通过两个接口连接，分别为SMI(MDC/MDIO)接口和MII接口：
MII叫做介质独立接口，MAC通过PHY收发其他设备的网络数据就靠该接口；
SMI叫做是串行管理接口，MAC通过该接口可以读写PHY的寄存器。

所以CPU可以直接读写MAC寄存器，无法直接读写PHY寄存器，需要控制MAC部分寄存器才能实现间接读写PHY寄存器。

1、MII接口

MII（Media Independent Interface）即媒体独立接口。
MII接口有MII、RMII、SMII、SSMII、SSSMII、GMII、SGMII、RGMII等。这里简要介绍其中的MII和RGMII。

主要包括以下两个部分：
从MAC层到PHY层的发送数据接口
从PHY层到MAC层的接收数据接口

1.1 MII

MII 数据接口总共需要 16 个信号，时钟为25MHz，传输速率为10/100Mbps。所以MII的特性如下：
支持10Mb/s和100Mb/s的数据速率
100M工作模式下，参考时钟是25MHz；10M工作模式下，信号参考时钟是2.5MHz
支持全双工、半双工两种工作模式
发送和接收数据时采用,4bit方式

1.2 RMII

RMII是简化的MII接口，在数据的收发上它比MII接口少了一倍的信号线（2数据位），所以它一般要求是50MHz的总线时钟。RMII的一个端口要求7个数据线,比MII少了一倍,所以交换机能够接入多一倍数据的端口.
和MII一样,RMII支持10Mbps和100Mbps的总线接口速度.

1.3 GMII 、RGMII

为了支持千兆网口，开始有了GMII接口。现在比较常用的是RGMII，减小了MAC和PHY之间的引脚数量。数据信号和控制信号混合在一起，并且在工作时钟的上升沿和下降沿同时采样。

2、SMI接口

SMI由两根线组成，双工，MDC为时钟线，MDIO为数据线，也可以通过总线访问多个不同的phy。
MDIO 总线只支持 MAC 作为主设备，PHY 作为从设备。
MDC/MDIO基本特性：
两线制：MDC（时钟线）和MDIO（数据线）。
时钟频率：2.5MHz
通信方式：总线制，可同时接入的PHY数量为32个
通过SMI接口，MAC芯片主动的轮询PHY层芯片，获得状态信息，并发出命令信息。

注：因为原文将 MDC/MDIO 一会儿放在MII接口，一会儿放在SMI接口进行表述，存在冲突，所以有些微修改。

总结如下：
如上图，MAC和PHY有18个数据线连接，将其分为两个接口：
SMI接口包含MDC(时钟线)和MDIO(数据线)；MAC读写PHY寄存器就靠SMI接口 ！
MII接口包含其余16个数据线；MAC通过PHY和其他设备收发数据就靠MII接口 ！

三、CPU读写phy方法

一般MAC包含有下面的寄存器：
phy控制寄存器
phy地址寄存器
phy数据寄存器

1、CPU通过mac来读phy的寄存器

(不同MAC可能不一样)

1. 先写入要读的phy寄存器的地址到 mac的[phy地址寄存器]。
2. 把mac的[phy控制寄存器]的(读命令位)和(PHY选择位)置位。
3. 等待mac的[phy控制寄存器]的(读完成位)变为0，为1表示正在进行。
4. 清除mac的[phy控制寄存器]的(读命令位)。
5. 读mac的[phy数据寄存器]。即得到了我们想读的phy寄存器的值。
   

dp83865的phy控制寄存器和phy地址寄存器合二为一：
        //PHY ID             PHY寄存器         range                   11读/01写         BUSY BIT
value = ((phy_id) << 21)  | ((addr) << 16) | ((CSR_CLK_Range) << 8) | ((0x3) << 2) | ((0x1) << 0);
regWrite(MDIO_ADDRESS_REG, value);

2、CPU通过mac来写phy的寄存器

(不同MAC可能不一样)

1. 将要写的phy寄存器的地址写到mac的[phy地址寄存器]。
2. 写数据到mac的[phy数据寄存器]。
3. 把mac的[phy控制寄存器]的(写命令位)和(PHY选择位)置位。
4. 延时1ms，等待完成。
5. 清除mac的[phy控制寄存器]的(写命令位)。