以太网MII管理接口和PHY寄存器

以太网MII管理接口和PHY寄存器以太网基础知识系列传输系统部段呈昕2008-09-12目录MII管理总线简介MIIClause22MIIClause45MII管理接口以太网中MII管理接口可以看作IIC接口，主要用于MAC器件对PHY的配置访问和寄存器管理MDC：managementdataClock管理数据时钟信号由MAC提供，为非定期的时钟，用于MDIO采样的参考时钟MDIO：managementdataInput/Output管理数据输入输出信号双向信号，用于MAC读写PHY内部寄存器MII管理接口MII管理接口有两种规范：Clause22和Clause45802.3标准最初定义的MII管理接口规范主要应用于10/100/1000Mb以太网，后期为适应10GE，EPON以及40GE/100GE的出现和发展，802.3标准增加了相关的MII管理接口规范和寄存器。由于两种MII管理接口规范分别位于802.3标准中的第22章和第45章。所以一般用802.3规范中的章节号区别两种MII管理接口规范。胶片导读：本胶片将MDIO管理接口的所有知识点集中说明，对于过于详细的寄存器配置给出802.3标准的具体章节，方便查阅。目录MII管理总线简介MIIClause22MIIClause45MIIClause22MII接口的管理帧格式：管理帧发送顺序从左至右；PRE：preamble，前导。开始操作前MAC会连续发送32个1给PHY器件用做接口同步；ST：startofframe，帧头。帧头为“01”，说明开始一个操作；OP：operationcode，操作码。“10”读操作；“01”写操作；MIIClause22MII接口的管理帧格式：PHYAD：PHYAddress，PHY器件物理地址。PHY器件物理地址为5位，理论上一条MII总线可以挂最多32个PHY器件；802.3标准要求一条MII总线挂多个PHY器件时，MDC总线的总负载电容不大于390pF,MDIO总线的总负载电容不大于470pF。REGAD：RegisterAddress，寄存器地址。每个PHY器件支持32个可以直接寻址的寄存器。MIIClause22MII接口的管理帧格式：TA：turnaround，反转周期。对于读操作，MAC发送完寄存器地址后会释放MDIO总线，由对端PHY器件驱动MDIO为低后将读取数据放在总线上；对于写操作，MAC发送完寄存器地址后会发送“10”，之后将写到PHY器件的数据放在MDIO总线上。DATA：数据。MDIO上发送或接收的16位数据的起始位对应寄存器数据的bit15。IDLE：帧间空闲。MIIClause22MII管理寄存器：RegisterAddressRegisternameBasic/ExtendedrequirementMIIGMII0ControlBBForced1StatueBBForced2~3PHYIdentifierEEForced4Auto-NegotiationAdvertisementEEForced5Auto-NegotiationLinkPartnerBasePageAbilityEEForced6Auto-NegotiationExpansionEEForced7Auto-NegotiationNextPageTransmitEEForced8Auto-NegotiationLinkPartnerReceivedNextPageEEForced9MASTER-SLAVEControlRegisterEEForced10MASTER-SLAVEStatusRegisterEEForced11*PSEControlregisterEE200512*PSEStatusregisterEE200513*MMDAccessControlRegisterEE200514*MMDAccessAddressDataRegisterEE200515ExtendedStatusReservedB16~31VendorSpecificEEMIIClause22MII管理寄存器ControlRegister：PHY复位；环回设置；以太网速率选择；自协商设置；隔离双工模式选择；冲突检测使能MIIClause22MII管理寄存器StatueRegister：PHY状态；双工模式；扩展状态使能；MF前导抑制；自协商状态链路状态；MIIClause22MII管理寄存器PHYIdentifierRegister：提供厂家PHY器件标识具体寄存器说明以及其他寄存器请参考802.3标准的22.2.4章节相关内容MIIClause22MII管理寄存器ExtendedStatueRegister：1000PHY状态；1000双工模式；MIIClause22MII接口的时序关系：MDC最小时钟周期为400ns，即最大频率为2.5MHz；MIIClause22MII接口的时序关系：STA驱动MDIO总线时，要求MDIO数据相对MDC时钟上升沿的建立保持时间最小为10nsMIIClause22MII接口的时序关系：PHY驱动MDIO总线时，要求MDIO总线上的数据相对MDC时钟上升沿的输出延迟最小为0ns；最大为300nsMIIClause22MII接口的电气特性：与MII接口一致，支持5V，3.3VTTL电平类型MDIO管理接口总线为OD驱动MDIO输入电容≤10pFMII相关指标可参考802.3标准的22.7章节列表条目目录MII管理总线简介MIIClause22MIIClause45MIIClause45MII接口的管理帧格式：Clause45与Clause22的MDIO接口主要区别之一：管理帧格式不同Clause45MII接口的管理帧分四种，通过操作码OP区别；MIIClause45MII接口的管理帧格式：ST：startofframe，帧头。Clause45帧头为“00”，说明开始一个操作；对于仅支持Clause45的设备，Clause22帧头“01”，会被忽略。PRTAD：PortAddress，端口地址。端口地址为5位，理论上允许一条MII总线挂32个独立的端口，Clause45的端口地址相当于Clause22的PHY器件物理地址MIIClause45MII接口的管理帧格式：DEVAD：DeviceAddress，设备地址。设备地址为5位，允许每个独立的端口下连接最多32个独立的MMD。注：在802.3标准的Cluase45中将物理层设备中的一个子层或一组子层定义为一个独立的可管理实体，称为一个MMD（MDIOManageableDevice），MMD是PHY器件的子集，一个PHY器件可以最多包含32个MMD。MIIClause45MII接口的管理帧格式：TA：turnaround，反转周期。与Clause22定义类似ADDR/DATA：地址或数据。此处的地址才是具体的寄存器地址，即STA通过MDIO总线访问一个支持Clause45的PHY器件的寄存器时需要发起两个操作，前一个是寄存器地址，后一个才是数据。MIIClause45MII管理寄存器：由于Clause45中管理帧格式有变动，实际的PHY器件中的寄存器结构对应于不同的MMD略有区别MMD与DEVAD的对应关系如右表所示注：设备地址6的定义是802.3标准2005版新增的定义MIIClause45MII管理寄存器：PMA/PMD寄存器基本结构如右表所示：802.3标准2005版在此基本上新增部分寄存器的定义每个寄存器的具体配置请参考802.3标准45.2.1相关章节的说明MIIClause45MII管理寄存器：WIS子层寄存器基本结构如右表所示：802.3标准2005版在此基本上新增部分寄存器的定义每个寄存器的具体配置请参考802.3标准45.2.2相关章节的说明MIIClause45MII管理寄存器：PCS子层寄存器基本结构如右表所示：802.3标准2005版在此基本上新增部分寄存器的定义每个寄存器的具体配置请参考802.3标准45.2.3相关章节的说明关于其他的子层或设备寄存器结构和具体定义均可以参看802.3标准的45.2章节内容，芯片厂商的PHY器件内部寄存器的定义也是先基于802.3标准MIIClause45MII接口的时序关系：Clause45MDIO管理接口的时序关系可以直接参考Clause22MII接口的电气特性：可支持1.2V电平类型，具体特性参考下表：MIIClause45MII接口的电气特性：由于MDIO为OD驱动，要求增加上拉电阻到1.2VMIIClause45MII接口的电气特性：由于Claus