【原】以太網(wǎng)學(xué)習(xí)筆記：如何理解PHY的Link Up

開(kāi)心果NeedCar 2023-06-21 發(fā)布于上海

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以太網(wǎng)的學(xué)習(xí)中,，不說(shuō)十萬(wàn)個(gè)為什么，100個(gè)為什么還是有的,。本文,，針對(duì)PHY（Physical）的Link Up,，分享一下個(gè)人理解,。

提示：基于英飛凌TC3xx討論。

PHY配置

PHY的主要作用是數(shù)/模信號(hào)轉(zhuǎn)換,，功能等同于其他總線的Transceiver,。所以，uC如果想發(fā)送/接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù),，就需要依賴PHY（確切說(shuō)是PHY芯片）,。如果想讓PHY按照預(yù)期的狀態(tài)工作，uC就需要通過(guò)接口告訴PHY如何工作,，這個(gè)接口是指MAC（Media Access Control）/PHY 接口,。MAC/PHY的接口關(guān)系如下所示：

MAC通過(guò)接口可以訪問(wèn)PHY的內(nèi)部寄存器，進(jìn)而設(shè)置PHY的工作模式,，以此實(shí)現(xiàn)PHY的Link Up,。MAC訪問(wèn)PHY內(nèi)部寄存器，主要通過(guò)MDC（Management Data Clock）和MDIO（Management Data Input Output）實(shí)現(xiàn),。手冊(cè)中描述：PHY內(nèi)部寄存器的訪問(wèn),，通過(guò)SMA（Station Management Agent）,。而SMA中的操作信息來(lái)自MAC，所以,，兩種表達(dá),，本質(zhì)是一個(gè)意思。

MDC的最大配置時(shí)鐘頻率為2.5MHz,，用于驅(qū)動(dòng)MDIO,。MDIO是雙向控制線，操作MDIO時(shí),，需要基于(Clause 22或者Clause 45),。

1、Clause 22/Clause 45

Clause 22或者Clause 45是什么呢,？答：一種訪問(wèn)PHY內(nèi)部寄存器的報(bào)文協(xié)議,。既然是協(xié)議，就會(huì)有格式要求,，Clause 22或者Clause 45格式的各個(gè)位域如下所示：

使用Clause 22還是Clause 45,，需要配置MAC_MDIO_ADDRESS寄存器的C45E位域，默認(rèn)情況下,，使用Clause 22,，如下所示：

一、Clause 22

Clause 22格式的位域描述如下所示：

解釋：

IDLE：空閑狀態(tài),，此時(shí)MDIO沒(méi)有時(shí)鐘驅(qū)動(dòng),；
PREAMBLE：前導(dǎo)碼，由32個(gè)連續(xù)的"1"構(gòu)成,；
START：起始位域,，2 Bit = 01B；
OPCODE：操作碼,，2 Bit,，10B表述讀取PHY寄存器操作，01B表示寫(xiě)PHY寄存器操作,；
PHY ADDR：要訪問(wèn)的PHY地址,，MAC最多可以訪問(wèn)32個(gè)PHY，編號(hào)0~31,；
REG ADDR：PHY寄存器地址,，最多可以訪問(wèn)32個(gè)PHY寄存器，這里表示要訪問(wèn)哪個(gè)PHY寄存器,；
TA：Turn Around,，反轉(zhuǎn)位（2 Bit），當(dāng)SMA讀PHY寄存器時(shí),，在TA第一個(gè)Bit之前,，由MAC（SMA）控制MDIO,，請(qǐng)求目標(biāo)PHY寄存器的信息；在TA第一個(gè)Bit之后,，由PHY控制MDIO,，輸出對(duì)應(yīng)PHY寄存器中的信息。這也是MDIO雙向的原因,，操作時(shí)序如下所示：

DATA：PHY寄存器中的數(shù)據(jù)信息,。

當(dāng)MAC寫(xiě)PHY寄存器時(shí)，MDIO完全由MAC控制,，操作時(shí)序如下所示：

二,、Clause 45

Clause45與Clause22的格式一樣，只是個(gè)別位域信息有所不同,，如下所示：

因此,，基于Clause 22或者Clause 45協(xié)議，完成對(duì)PHY內(nèi)部寄存器的配置,，比如：通信速率（100Mbps/1000Mbps）配置,、是否全雙工、自協(xié)商使能與否（auto-negotiation）,、指示燈等,。PHY配置完成，且配置成功,，意味著：Link Up,。

2、PHY Link狀態(tài)的軟件實(shí)現(xiàn)

在軟件層面,，程序初始化或者Reset以后,，需要重新初始化PHY，通過(guò)讀取PHY寄存器的Link位域確定PHY的Link狀態(tài),，eg：RTL8211F(I) BMSR (Basic Mode Status Register, Address 0x01)寄存器,，Bit2（Link Status）指示PHY的Link狀態(tài)。代碼實(shí)現(xiàn)示意所示：

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);