【网络 MAC 学习专栏 -- 如何理解 PHY 的 Link Up】

请阅读【嵌入式开发学习必备专栏 Cache | MMU | AMBA BUS | CoreSight | Trace32 | CoreLink | ARM GCC | CSH】


文章目录

  • Overview
    • [Clause 22/Clause 45](#Clause 22/Clause 45)
      • [Clause 22](#Clause 22)
      • [Clause 45](#Clause 45)
    • [PHY Link 状态的软件实现](#PHY Link 状态的软件实现)

转自: 开心果 Need Car 2022年10月20日 09:50 上海

Overview

PHY 的主要作用是数/模信号转换,功能等同于其他总线的 Transceiver。所以,uC 如果想发送/接收以太网数据,就需要依赖 PHY(确切说是PHY芯片)。如果想让PHY按照预期的状态工作,uC就需要通过接口告诉PHY如何工作,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 UpMAC访问 PHY内部寄存器,主要通过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中的操作信息来自MAC,所以,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,操作MDIO时,需要基于(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,需要配置 MAC_MDIO_ADDRESS 寄存器的C45E位域,默认情况下,使用 Clause 22,如下所示:

Clause 22

Clause 22 格式 的位域描述如下所示:

解释:

  • IDLE:空闲状态,此时MDIO没有时钟驱动;
  • PREAMBLE:前导码,由32个连续的"1"构成;
  • START:起始位域,2 Bit = 01B
  • OPCODE:操作码,2 Bit
    • 10B表述读取PHY寄存器操作,
    • 01B表示写PHY寄存器操作;
  • 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,请求目标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,操作时序如下所示:
  • 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,操作时序如下所示:

Clause 45

Clause45与Clause22的格式一样,只是个别位域信息有所不同,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,且配置成功,意味着:Link Up

在软件层面,程序初始化或者Reset以后,需要重新初始化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:

c 复制代码
boolean PHY_link_Status(void)
{
    boolean linkEstablished = FALSE;
    uint32 value;
    do
    {
      IfxGeth_phy_Clause22_readMDIORegister(0, PH_BMSR, &value);
      linkEstablished = ((value & (1 << 2)) != 0) ? TRUE : FALSE;
    } while (!linkEstablished);

    return linkEstablished;
}

推荐阅读:

https://mp.weixin.qq.com/s/zGwm9DkUHuuuDBwK7hO6vg

https://mp.weixin.qq.com/s/qP6FJvPl5HOkdQWYCstCxw

https://mp.weixin.qq.com/s/HpomnJom2knRo7YACkslBg

https://mp.weixin.qq.com/s/k2cKPkC39jX7YUc7d6U1sw

https://mp.weixin.qq.com/s/dJtMBI9VgefimRZ0_l8GBA

相关推荐
蒸蒸yyyyzwd17 小时前
秋招不熟悉力扣学习笔记1
笔记·学习·leetcode
小弥儿19 小时前
GitHub今日热榜 | 2026-08-11:图原生基础设施首日登顶
学习·开源·github
for_ever_love__1 天前
python基础语法学习: 数据容器
windows·python·学习
云空1 天前
《电子专业完整学习路线图(分两套:本科四年版 / 零基础自学速成版)》
科技·学习·学习方法·高考
min(a,b)1 天前
学习第16天:LangGraph 与 Agent 工作流编排
学习
woshihuanglaoshi1 天前
鸿蒙技术进阶全景高级成长体系:从初中级到架构师的技能树/学习路径/项目实战/认证体系系统性方法论
学习·华为·harmonyos
AI即插即用1 天前
即插即用系列 | IEEE TMI PLG-HN:原型学习引导的 CNN-Transformer 混合网络,攻克乳腺肿瘤分割难题
人工智能·深度学习·神经网络·学习·目标检测·cnn·transformer
leo_messi941 天前
langchain学习(三) - tools使用
学习·langchain
for_ever_love__1 天前
python基础语法学习: 变量, 输入输出, 运算符
网络·python·学习
学习和思考1 天前
非自动化专业如何自学PLC?我的6个月学习路线图
笔记·学习·自动化·学习方法