【网络 MAC 学习专栏 -- 怎样理解 PHY 的 Link Up】

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转自： 开心果 Need Car 2022年10月20日 09:50 上海
Overview

PHY 的重要作用是数/模信号转换，功能等同于其他总线的 Transceiver。以是，uC 如果想发送/接收以太网数据，就必要依赖 PHY（确切说是PHY芯片）。如果想让PHY按照预期的状态工作，uC就必要通过接口告诉PHY怎样工作，这个接口是指 MAC（Media Access Control）/PHY 接口。
MAC/PHY的接口关系如下所示：

MAC 通过接口可以访问 PHY的内部寄存器，进而设置 PHY 的工作模式，以此实现 PHY 的 Link Up。MAC访问 PHY内部寄存器，重要通过MDC（Management Data Clock）和MDIO（Management Data Input Output）实现。
   手册中描述：PHY内部寄存器的访问，通过 SMA（Station Management Agent）。而SMA中的操纵信息来自MAC，以是，两种表达，本质是一个意思。
  

• MDC 的最大配置时钟频率为 2.5MHz，用于驱动 MDIO。
  
• MDIO 是双向控制线，操纵MDIO时，必要基于(Clause 22或者Clause 45)。
  

Clause 22/Clause 45

Clause 22 或者 Clause 45是什么呢？
答： 一种访问PHY内部寄存器的报文协议。既然是协议，就会有格式要求，Clause 22或者Clause 45格式的各个位域如下所示：

使用 Clause 22 还是 Clause 45，必要配置 MAC_MDIO_ADDRESS 寄存器的C45E位域，默认环境下，使用 Clause 22，如下所示：

Clause 22

Clause 22 格式 的位域描述如下所示：

表明：

• IDLE：空闲状态，此时MDIO没有时钟驱动；
  
• PREAMBLE：前导码，由32个一连的"1"构成；
  
• START：起始位域，2 Bit = 01B；
  
• OPCODE：操纵码，2 Bit，
  
  
  
  • 10B表述读取PHY寄存器操纵，
    
  • 01B表示写PHY寄存器操纵；
    
  
  
• PHY ADDR：要访问的PHY地址，MAC 最多可以访问 32个PHY，编号0~31；
  
• REG ADDR：PHY 寄存器地址，最多可以访问 32个PHY寄存器，这里表示要访问哪个PHY寄存器；
  
• TA：Turn Around，反转位（2 Bit）：
  
  
  
  • 当 SMA读PHY寄存器时，在TA第一个Bit之前，由MAC（SMA）控制MDIO，哀求目标PHY寄存器的信息；
    
  • 在TA第一个Bit之后，由PHY控制MDIO，输出对应PHY寄存器中的信息。这也是MDIO双向的原因，操纵时序如下所示：
    
    
    
    
  
  
• DATA：PHY寄存器中的数据信息。
  当 MAC 写 PHY 寄存器时，MDIO 完全由 MAC 控制，操纵时序如下所示：
  
  
  
  

Clause 45

Clause45与Clause22的格式一样，只是个别位域信息有所差别，如下所示：

因此，基于Clause 22或者Clause 45协议，完成对PHY内部寄存器的配置，比如：通信速率（100Mbps/1000Mbps）配置、是否全双工、自协商使能与否（auto-negotiation）、指示灯等。PHY配置完成，且配置乐成，意味着：Link Up。
PHY Link 状态的软件实现

在软件层面，步伐初始化或者Reset以后，必要重新初始化PHY，通过读取PHY寄存器的Link位域确定PHY的Link状态。
eg：RTL8211F(I) BMSR (Basic Mode Status Register, Address 0x01)寄存器，Bit2（Link Status）指示 PHY的Link状态。代码实现示意所示：

2. boolean PHY_link_Status(void)
3. {
4.     boolean linkEstablished = FALSE;
5.     uint32 value;
6.     do
7.     {
8.       IfxGeth_phy_Clause22_readMDIORegister(0, PH_BMSR, &value);
9.       linkEstablished = ((value & (1 << 2)) != 0) ? TRUE : FALSE;
10.     } while (!linkEstablished);
12.     return linkEstablished;
13. }

复制代码

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