網(wǎng)口掃盲二:Mac與Phy組成原理的簡單分析
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1.
下圖是網(wǎng)口結(jié)構(gòu)簡圖.網(wǎng)口由CPU、MAC和PHY三部分組成.DMA控制器通常屬于CPU的一部分,用虛線放在這里是為了表示DMA控制器可能會參與到網(wǎng)口數(shù)據(jù)傳輸中.
本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/201611/322326.htm
對于上述的三部分,并不一定都是獨立的芯片,根據(jù)組合形式,可分為下列幾種類型:
- CPU集成MAC與PHY;
- CPU集成MAC,PHY采用獨立芯片;
- CPU不集成MAC與PHY,MAC與PHY采用集成芯片;
本例中選用方案二做進(jìn)一步說明,因為CPU總線接口很常見,通常都會做成可以像訪問內(nèi)存一樣去訪問,沒必要拿出來說,而Mac與PHY之間的MII接口則需要多做些說明.
下圖是采用方案二的網(wǎng)口結(jié)構(gòu)圖.虛框表示CPU,MAC集成在CPU中.PHY芯片通過MII接口與CPU上的Mac連接.
在軟件上對網(wǎng)口的操作通常分為下面幾步:
- 為數(shù)據(jù)收發(fā)分配內(nèi)存;
- 初始化MAC寄存器;
- 初始化PHY寄存器（通過MIIM）;
- 啟動收發(fā);
2.
MII接口是MAC與PHY連接的標(biāo)準(zhǔn)接口.因為各廠家采用了同樣的接口,用戶可以根據(jù)所需的性能、價格,采用不同型號,甚至不同公司的phy芯片.
需要發(fā)送的數(shù)據(jù)通過MII接口中的收發(fā)兩組總線實現(xiàn).而對PHY芯片寄存器的配置信息,則通過MII總的一組串口總線實現(xiàn),即MIIM（MII Management）.
下表列出了MII總線中主要的一些引腳
PIN Name | Direction | Description |
TXD[0:3] | Mac to Phy | Transmit Data |
TXEN | Mac to Phy | Transmit Enable |
TXCLK | Mac to Phy | Transmit Clock |
RXD[0:3] | Phy to Mac | Receive Data |
RXEN | Phy to Mac | Receive Enable |
RXCLK | Phy to Mac | Receive Clock |
MDC | Mac to Phy | Management Data Clock |
MDIO | Bidirection | Management Data I/O |
MIIM只有兩個線, 時鐘信號MDC與數(shù)據(jù)線MDIO.讀寫命令均由Mac發(fā)起, PHY不能通過MIIM主動向Mac發(fā)送信息.由于MIIM只能有Mac發(fā)起, 我們可以操作的也就只有MAC上的寄存器.
3.
收發(fā)數(shù)據(jù)總是間費時費力的事,尤其對于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來說更是如此.CPU做這些事情顯然不合適.既然是數(shù)據(jù)搬移, 最簡單的辦法當(dāng)然是讓DMA來做.畢竟專業(yè)的才是最好的.
這樣CPU要做的事情就簡單了.只需要告訴DMA起始地址與長度, 剩下的事情就會自動完成.
通常在MAC中會有一組寄存器專門用戶記錄數(shù)據(jù)地址, tbase與rbase, cpu按MAC要的格式把數(shù)據(jù)放好后, 啟動MAC的數(shù)據(jù)發(fā)送就可以了.啟動過程常會用到寄存器tstate.
4.
CPU上有兩組寄存器用與MAC.一組用戶數(shù)據(jù)的收發(fā),對應(yīng)上面的DMA;一組用戶MIIM,用戶對PHY進(jìn)行配置.兩組寄存器由于都在CPU上,配置方式與其他CPU上寄存器一樣,直接讀寫即可.數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)通過DMA完成.
5.
該芯片是一個10M/100M Ethernet網(wǎng)口芯片
PHY芯片有一組寄存器用戶保存配置,并更新狀態(tài).CPU不能直接訪問這組寄存器,只能通過MAC上的MIIM寄存器組實現(xiàn)間接訪問.同時PHY芯片負(fù)責(zé)完成MII總線的數(shù)據(jù)與Media Interface上數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā).該轉(zhuǎn)發(fā)根據(jù)寄存器配置自動完成,不需要外接干預(yù).
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