Mac與Phy組成原理的簡單分析

1  1. general

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(huì)參與到網(wǎng)口數(shù)據(jù)傳輸中。

對(duì)于上述的三部分，并不一定都是獨(dú)立的芯片，根據(jù)組合形式，可分為下列幾種類型：

方案一：CPU集成MAC與PHY；

方案二：CPU集成MAC，PHY采用獨(dú)立芯片；

方案三：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?yàn)?/span>CPU總線接口很常見，通常都會(huì)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(duì)網(wǎng)口的操作通常分為下面幾步：

1）        1) 為數(shù)據(jù)收發(fā)分配內(nèi)存；

2）        2) 初始化MAC寄存器；

3）        3) 初始化PHY寄存器（通過MIIM）；

           4) 啟動(dòng)收發(fā)；

2. 2. MII

MII接口是MAC與PHY連接的標(biāo)準(zhǔn)接口。因?yàn)楦鲝S家采用了同樣的接口，用戶可以根據(jù)所需的性能、價(jià)格，采用不同型號(hào)，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(shí)現(xiàn)。而對(duì)PHY芯片寄存器的配置信息，則通過MII總的一組串口總線實(shí)現(xiàn)，即MIIM（MII Management）。

下表列出了MII總線中主要的一些引腳

 MIIM只有兩個(gè)線，時(shí)鐘信號(hào)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(dòng)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.  3. DMA

收發(fā)數(shù)據(jù)總是間費(fèi)時(shí)費(fèi)力的事，尤其對(duì)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(huì)自動(dòng)完成。

通常在MAC中會(huì)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(dòng)MAC的數(shù)據(jù)發(fā)送就可以了。啟動(dòng)過程常會(huì)用到寄存器tstate。

 4. 4. MAC

CPU上有兩組寄存器用與MAC。一組用戶數(shù)據(jù)的收發(fā)，對(duì)應(yīng)上面的DMA；一組用戶MIIM，用戶對(duì)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. 5. PHY

該芯片是一個(gè)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(shí)現(xiàn)間接訪問。

同時(shí)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(dòng)完成，不需要外接干預(yù)。