phy自协商逻辑和原理

为了展示PHY驱动的自协商逻辑和原理,我们可以编写一个简单的内核模块示例,模拟PHY设备的自协商过程。这个示例不会实际驱动物理硬件,而是用来演示自协商的流程,包括公告、能力匹配、配置应用等。

以下代码将展示PHY设备在不同的速率和双工模式下进行自协商的基本逻辑:

```c

#include <linux/module.h>

#include <linux/kernel.h>

#include <linux/phy.h>

#include <linux/timer.h>

#include <linux/netdevice.h>

// 模拟的PHY设备能力

#define PHY_CAP_10MB_HALF (1 << 0)

#define PHY_CAP_10MB_FULL (1 << 1)

#define PHY_CAP_100MB_HALF (1 << 2)

#define PHY_CAP_100MB_FULL (1 << 3)

#define PHY_CAP_1000MB_FULL (1 << 4)

// 定义一个结构体来存储PHY设备的能力

struct phy_device_demo {

unsigned int capabilities; // 支持的能力

unsigned int partner_capabilities; // 对方设备的能力

unsigned int negotiated_speed; // 协商后的速度

bool negotiated_duplex; // 协商后的双工模式(0:半双工,1:全双工)

struct timer_list negotiation_timer; // 自协商定时器

};

// 创建一个模拟的PHY设备

static struct phy_device_demo phy_demo = {

.capabilities = PHY_CAP_10MB_HALF | PHY_CAP_10MB_FULL |

PHY_CAP_100MB_HALF | PHY_CAP_100MB_FULL |

PHY_CAP_1000MB_FULL,

.partner_capabilities = PHY_CAP_10MB_HALF | PHY_CAP_100MB_FULL,

};

// 自协商函数,模拟设备公告、匹配、选择最佳配置

static void phy_auto_negotiation(struct timer_list *t) {

struct phy_device_demo *phy = from_timer(phy, t, negotiation_timer);

printk(KERN_INFO "PHY设备:开始自协商...\n");

printk(KERN_INFO "本设备能力:0x%x,对方能力:0x%x\n",

phy->capabilities, phy->partner_capabilities);

// 进行能力匹配,按优先级排序从高到低匹配

if ((phy->capabilities & phy->partner_capabilities) & PHY_CAP_1000MB_FULL) {

phy->negotiated_speed = 1000;

phy->negotiated_duplex = 1;

} else if ((phy->capabilities & phy->partner_capabilities) & PHY_CAP_100MB_FULL) {

phy->negotiated_speed = 100;

phy->negotiated_duplex = 1;

} else if ((phy->capabilities & phy->partner_capabilities) & PHY_CAP_100MB_HALF) {

phy->negotiated_speed = 100;

phy->negotiated_duplex = 0;

} else if ((phy->capabilities & phy->partner_capabilities) & PHY_CAP_10MB_FULL) {

phy->negotiated_speed = 10;

phy->negotiated_duplex = 1;

} else if ((phy->capabilities & phy->partner_capabilities) & PHY_CAP_10MB_HALF) {

phy->negotiated_speed = 10;

phy->negotiated_duplex = 0;

} else {

printk(KERN_ERR "PHY设备:未找到共同的能力,无法协商!\n");

return;

}

printk(KERN_INFO "PHY自协商结果:速度 = %d Mbps,双工模式 = %s\n",

phy->negotiated_speed,

phy->negotiated_duplex ? "全双工" : "半双工");

}

// 模块加载函数

static int __init phy_demo_init(void) {

printk(KERN_INFO "加载PHY自协商示例模块\n");

// 初始化定时器模拟自协商过程

timer_setup(&phy_demo.negotiation_timer, phy_auto_negotiation, 0);

mod_timer(&phy_demo.negotiation_timer, jiffies + msecs_to_jiffies(1000));

return 0;

}

// 模块卸载函数

static void __exit phy_demo_exit(void) {

del_timer(&phy_demo.negotiation_timer);

printk(KERN_INFO "卸载PHY自协商示例模块\n");

}

module_init(phy_demo_init);

module_exit(phy_demo_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

MODULE_AUTHOR("ChatGPT");

MODULE_DESCRIPTION("PHY自协商演示模块");

```

代码说明

  1. **PHY设备能力定义**:
  • 定义了PHY设备支持的能力,如10Mbps半双工、10Mbps全双工、100Mbps半双工、100Mbps全双工、1000Mbps全双工。

  • 通过`phy_demo`结构体的`capabilities`字段来模拟本设备的能力,`partner_capabilities`字段表示对方设备的能力。

  1. **自协商函数`phy_auto_negotiation`**:
  • 通过定时器模拟PHY自协商过程。

  • 按照优先级顺序(从高到低)来选择最佳的链路参数。

  • 最终输出协商结果,包括速度和双工模式。

  1. **模块初始化和卸载**:
  • 在模块初始化时设置定时器,使自协商函数在加载模块1秒后运行。

  • 在模块卸载时删除定时器,释放资源。

编译和运行

  1. 将代码保存到一个`.c`文件中(如`phy_demo.c`),并使用`Makefile`编译生成内核模块。

  2. 加载模块:`sudo insmod phy_demo.ko`

  3. 查看日志:`dmesg | tail`,可以看到模拟的自协商过程和结果。

  4. 卸载模块:`sudo rmmod phy_demo`

输出示例

加载模块后,`dmesg`输出可能如下:

```

加载PHY自协商示例模块

PHY设备:开始自协商...

本设备能力:0x1f,对方能力:0x12

PHY自协商结果:速度 = 100 Mbps,双工模式 = 全双工

```

此示例显示了自协商过程的基本原理和步骤。

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