这两天改动网卡驱动以实现10/100/1000M自适应,因此研究了下phy芯片和emac驱动怎样兼容10/100/1000M网络环境,记录在此。

网络中设备端数据链路层由mac芯片和phy芯片组成。phy芯片依据外部网络环境完毕自己主动协商以及配置。驱动中依据phy状态来配置mac。以达到phy与mac的相互配合工作。
如今主流的网卡phy芯片为100M和1000M,都是向下兼容。100M phy支持10/100M环境,1000M phy支持10/100/1000M环境。

首先说10/100/1000M都是指的数据收发速率,单位是bps。所以这里要从mac以及phy的数据收发接口下手。

mac与phy主流数据接口有GMII MII RMII等。接口规范中定义了数据收发信号线个数。

接口定义能够看这篇文章:
http://blog.csdn.net/skyflying2012/article/details/8252843

以GMII/MII为例来研究。GMII是有8根rx/tx线,MII有4根rx/tx线。
首先以外接100Mphy芯片来研究。

phy与外界网络环境完毕自己主动协商来确定其本身的速度。100M phy都支持MII接口。因此mac端就须要以MII接口定义与phy相连。
数据收发最重要的是提供正确的数据时钟。来保证数据正确的採样与发送。
对于100M phy,这个问题好解决,由于MII接口支持10/100M。4根数据线,仅仅须要mac给phy提供2.5/25MHZ数据时钟就可以。

最值得研究的是外接1000M phy时怎样适应10/100/1000M网络环境。

首先说,这是一个倒推的过程,首先来看phy是怎样处理10/100M和1000M环境的。mac的接口模式以及时钟再依据phy的配置进行配置。

随便找了一个1000M phy芯片的datasheet。RTL88E1111,对于GMII/MII接口的描写叙述例如以下:

依据这段描写叙述看出,GMII接口模式支持1000M环境,可是在10/100M环境下phy完毕自己主动协商确定为10/100BASE-TX后就切换为MII模式。GMII引脚都是与MII兼容的(MII下8根数据线有4根不用)。GMII接口定义中有2个clk线,GTX_CLK TX_CLK(GMII/MII下rx clk由phy提供),GTX_CLK在GMII模式下提供125MHZ,TX_CLK在MII模式下提供2.5/25MHZ。

以下给出一个mac与1000M phy硬件电路连接图。

能够看出对于1000M phy,GTX_CLK TX_CLK都须要与mac相连,在10/100/1000M环境下我分别用示波器測量clk的确如上所说。

综上,

对于100M phy。外部网络10/100M切换,仅须要改变mac提供的数据时钟就可以,mac接口模式不变,由于MII兼容10/100M。

对于1000M phy,外部网络10/100/1000M切换,首先须要改变mac的接口模式(使用的数据线个数不同了),由于10/100M下phy会切换为MII模式,依据接口模式在改变其数据时钟。

当然phy在自己主动协商完毕后是其硬件逻辑会完毕模式GMII/MII的转换,而对于mac,则要由驱动依据phy的工作状态来确定mac的接口模式以及须要提供的clk。
这也是我们软件开发者最须要关注的地方,依据phy的状态。怎样配置mac(接口模式 数据时钟)来保证与phy一致。

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