MAC和PHY组成原理选编.docx

? HYPERLINK /uidid-3050217.html Mac与Phy组成原理的简单分析?2011-12-28 15:30:43 分类：?LINUX 本文乃fireaxe原创，使用GPL发布，可以自由拷贝，转载。但转载请保持文档的完整性，并注明原作者及原链接。内容可任意使用，但对因使用该内容引起的后果不做任何保证。作者：fireaxe_hq@ 博客： Mac与Phy组成原理的简单分析 1??1.?general 下图是网口结构简图。网口由CPU、MAC和PHY三部分组成。DMA控制器通常属于CPU的一部分，用虚线放在这里是为了表示DMA控制器可能会参与到网口数据传输中。 对于上述的三部分，并不一定都是独立的芯片，根据组合形式，可分为下列几种类型： 方案一：CPU集成MAC与PHY； 方案二：CPU集成MAC，PHY采用独立芯片； 方案三：CPU不集成MAC与PHY，MAC与PHY采用集成芯片； 本例中选用方案二做进一步说明，因为CPU总线接口很常见，通常都会做成可以像访问内存一样去访问，没必要拿出来说，而Mac与PHY之间的MII接口则需要多做些说明。 下图是采用方案二的网口结构图。虚框表示CPU，MAC集成在CPU中。PHY芯片通过MII接口与CPU上的Mac连接。 ? 在软件上对网口的操作通常分为下面几步： 1）????????1) 为数据收发分配内存； 2）??????? 2)?初始化MAC寄存器； 3）????????3)?初始化PHY寄存器（通过MIIM）； ? ? ? ?????4)?启动收发；? 2.?2.?MII MII接口是MAC与PHY连接的标准接口。因为各厂家采用了同样的接口，用户可以根据所需的性能、价格，采用不同型号，甚至不同公司的phy芯片。 需要发送的数据通过MII接口中的收发两组总线实现。而对PHY芯片寄存器的配置信息，则通过MII总的一组串口总线实现，即MIIM（MII Management）。 下表列出了MII总线中主要的一些引脚 PIN NameDirectionDescriptionTXD[0:3]Mac to PhyTransmit DataTXENMac to PhyTransmit EnableTXCLKMac to PhyTransmit ClockRXD[0:3]Phy to MacReceive DataRXENPhy to MacReceive EnableRXCLKPhy to MacReceive ClockMDCMac to PhyManagement Data ClockMDIOBidirectionManagement Data I/O?MIIM只有两个线，时钟信号MDC与数据线MDIO。读写命令均由Mac发起，PHY不能通过MIIM主动向Mac发送信息。由于MIIM只能有Mac发起，我们可以操作的也就只有MAC上的寄存器。 ? 3.??3.?DMA 收发数据总是间费时费力的事，尤其对于网络设备来说更是如此。CPU做这些事情显然不合适。既然是数据搬移，最简单的办法当然是让DMA来做。毕竟专业的才是最好的。 这样CPU要做的事情就简单了。只需要告诉DMA起始地址与长度，剩下的事情就会自动完成。 通常在MAC中会有一组寄存器专门用户记录数据地址，tbase与rbase，cpu按MAC要的格式把数据放好后，启动MAC的数据发送就可以了。启动过程常会用到寄存器tstate。 ?4.?4.?MAC CPU上有两组寄存器用与MAC。一组用户数据的收发，对应上面的DMA；一组用户MIIM，用户对PHY进行配置。 两组寄存器由于都在CPU上，配置方式与其他CPU上寄存器一样，直接读写即可。 数据的转发通过DMA完成。? 5.?5.?PHY 该芯片是一个10M/100M Ethernet网口芯片 PHY芯片有一组寄存器用户保存配置，并更新状态。CPU不能直接访问这组寄存器，只能通过MAC上的MIIM寄存器组实现间接访问。 同时PHY芯片负责完成MII总线的数据与Media Interface上数据的转发。该转发根据寄存器配置自动完成，不需要外接干预。?  一块以太网网卡包括OSI（开方系统互联）模型的两个层。物理层和数据链路层。物理层定义了数据传送与接收所需要的电与光信号、线路状态、时钟基准、数据编码和电路等，并向数据链路层设备提供标准接口。数据链路层则提供寻址机构、数据帧的构建、数据差错检查、传送控制、向网络层提供标准的数据接口等功能。 1．网卡的基本结构 ??? 以太网卡中数据链路层的芯片一般简称之为MAC控制器，物理层的芯片我们简称之为PHY。许多网卡的芯片把MAC和P