以太网——PHY、MAC和 MII根本常识_暗记_旗子

MII数据接口统共需16个旗子暗记。
管理接口是个双旗子暗记接口：一个是时钟旗子暗记，另一个是数据旗子暗记。
通过管理接口，上层能监视和掌握PHY。

由此可见，MAC 和 PHY，一个是数据链路层，一个是物理层；两者通过 MII 传送数据。

从硬件的角度来剖析，以太网的电路接口一样平常由CPU、MAC(Media Access Control)掌握器和物理层接口(physical Layer PHY)组成:

对付上述三部分，并不一定都是独立的芯片，紧张有以下几种情形：

·CPU内部集成了MAC和PHY，难度较高；

·CPU内部集成MAC,PHY采取独立芯片(主流方案)；

·CPU不集成MAC和PHY，MAC和PHY采取独立芯片或者集成芯片(高端采取)

PHY整合了大量仿照硬件，而MAC是范例的全数字器件，芯片面积及仿照/数字稠浊架构的缘故原由，是将MAC集成进微掌握器而将PHY留在片外的缘故原由。
更灵巧、密度更高的芯片技能已经可以实现MAC和PHY的单芯片整合；

·以常用的CPU内部集成MAC，PHY采取独立的芯片方案，虚线内表示CPU和MAC集成在一起，PHY芯片通过MII接口与CPU上的MAC互联；

对付这种方案，其硬件方案比独立的更大略，PHY与MAC之间有以下两个主要的硬件接口：

·transmit data - TXD[3:0]

·transmit strobe - TX_EN

·transmit clock - TX_CLK

·transmit error - TX_ER/TXD4

·receive data - RXD[3:0]

·receive strobe - RX_DV

·receive clock - RX_CLK

·receive error - RX_ER/RXD4

·collision indication - COL

·carrier sense - CRS

一样平常说来，包括:IC 对 PHY 作读取与写入用的一组旗子暗记：MDC(clock)，MDIO(data) 作为 data sampling reference 用的两组 clock。
频率应为 25MHz(TX_CLK,RX_CLK)各4-bit 的输出、输入 Bus(TX[0:3],RX[0:3])。
关照对方准备输入数据的输出、输入的启动旗子暗记(TX_EN)。
输出、输入的缺点关照旗子暗记(TX_ER,RX_ER)。
得到有效输入数据的关照旗子暗记(RX_DV)。
网络涌现拥塞的 colision 旗子暗记(Col)。

做为 carrier 回答用的旗子暗记(CRS)，电位可利用+5V 或+3.3V。

MII 以 4bit，即半字节办法双向传送数据，时钟速率 25MHz，其事情速率可达 100Mb/s。
MII通报了网络的所有数据和数据的掌握，而 MAC对PHY 的事情状态的确定和对 PHY 的掌握则是利用 SMI ( Serial Management Interface) 界面通过读写PHY的寄存器来完成的。
PHY 里面的部分寄存器是 IEEE 定义的，这样 PHY 把自己的目前的状态反响到寄存器里面，MAC 通过 SMI 总线不断地读取 PHY 的状态寄存器以得知目前 PHY 的状态，例如连接速率，双工能力等。
当然也可以通过 SMI 设置 PHY 的寄存器达到掌握的目的，例如流控地打开关闭，自协商模式还是逼迫模式等。

不论是物理连接的 MII 总线和 SMI 总线还是 PHY 的状态寄存器和掌握寄存器都是有 IEEE 的规范的，因此不同公司的 MAC 和 PHY 一样可以折衷事情。
当然为了合营不同公司的 PHY 的自己特有的一些功能，驱动须要做相应的修正。

SMI是MAC内核访问PHY寄存器接口，它由两根线组成、双工，MDC为时钟，MDIO为双向数据通信，事理上跟I2C总线很类似，也可以通过总线访问多个不同的PHY。

MDC/MDIO基本特性：

·两线制：MDC（时钟线）和MDIO（数据线）。

·时钟频率：2.5MHz

·通信办法：总线制，可同时接入的PHY数量为32个

·通过SMI接口，MAC芯片主动地轮询PHY层芯片，得到状态信息，并发出命令信息。

后来为了支持千兆网口，也就开始有了千兆网的MII接口，也便是GMII接口。
现在比较常用的是RGMII，减小了MAC和PHY之间的引脚数量。
数据旗子暗记和掌握旗子暗记稠浊在一起，并且在事情时钟的上升沿和低落沿同时采样，其对应关系如下：

10M带宽对应的是2.5MHz，由于4bit2.5M=10Mbps

100M带宽对应的是25MHz，由于4bit25M=100Mbps

1000M带宽对应的是125MHz，4bit125M=1000Mbps，由于250MHz频率太高，以是采取双边沿采样技能（会带来设计繁芜度）。

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