PHY 管理簡介

PHY Interface

管理 PHY Interface 可使用 MII 或 MDIO(Management Data Input/Output)

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10G 以下 MII  (IEEE802.3 Clause22)
10G 以上 MDIO (IEEE802.3 Clause45)

1G 以下的 PHY 較簡單，MAC 透過 MII 管理 PHY 的 REG (只有標準的 32 個)

10G 以上的 PHY 較複雜，MAC 透過 MDIO 管理 PHY 的 REG

10G 以上的 PHY 還會分層，對應各自的 MMD Device(MDIOManageableDevice)

需要使用 Clause45 的 MDIO 來管理

MAC 屬於 data link，PHY 屬於 Physcial

以下是 MII 基本的 32 個 REG

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00      : Control
01      : Status
02,03   : PHYIdentifier
04      : Auto-NegotiationAdvertisement
05      : Auto-NegotiationLinkPartnerBasePageAbility
06      : Auto-NegotiationExpansion
07      : Auto-NegotiationNextPageTransmit
08      : Auto-NegotiationLinkPartnerReceivedNextPage
09      : MASTER-SLAVEControlRegister
10      : MASTER-SLAVEStatusRegister

11      : PSEControlregister
12      : PSEStatusregister
13      : MMDAccessControlRegister
14      : MMDAccessAddressDataRegister
15      : ExtendedStatus
16,31   : VendorSpecific

MDIO REG

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00      : Reserve 
01      : PMA/PMD
02      : WIS
03      : PCS
04      : PHYXS
05      : DTEXS
06      : TC
07      : Auto-Negotiation
08      : SeparatedPMA1(40G/100G PMA/PMD 分開)
09      : SeparatedPMA2
10      : SeparatedPMA3
11      : SeparatedPMA4
12,28   : Reserve
29      : Clause22 Expand
30,31   : VendorSpecific

管理 PHY 的 Frame

MAC 可管理 PHY 的 REG，所以需要送出特殊的訊號給 PHY

如果是使用 MII interface 的 frame 如下

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           PRE    ST  OP  PHYAD         REGAD        TA    DATA
Read    : 1...1   01  10  AAAAA(5bit)   RRRRR(5bit)  Z0    DDDD DDDD DDDD DDDD(16bit = 2Byte)
Write   : 1...1   01  01  AAAAA(5bit)   RRRRR(5bit)  10    DDDD DDDD DDDD DDDD(16bit = 2Byte)


1. PRE   即 Preamble，MAC 存取 PHY REG 之前，連續發送 32 個 1 用於和PHY進行同步
2. ST    即 Startofframe，是 2 個固定的 bit 01
3. OP    即 OperationCode，R/W
4. PHYAD 即 PHYaddress ，5 個 bit 的 PHY Addr。PHY Addr 由 HW 連接決定
5. REGAD 即 RegisterAddress，PHY 內的 REG Addr 也是 5 個 bit
6. TA    即 TurnAround。Read H->0，Write 1->0
7. DATA  為 16bit

如果是使用 MDIO interface 的 frame 如下

使用 MDIO 時，需要知道 port Addr、MMD Addr 和 REG Addr

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             PRE    ST  OP  PRTAD  DEVAD  TA    ADDRESS  / DATA       
Addr OP   : 1...1   00  00  PPPPP  EEEEE  10    AAAA AAAA AAAA AAAA
Read      : 1...1   00  11  PPPPP  EEEEE  Z0    DDDD DDDD DDDD DDDD
Read-INCR : 1...1   00  10  PPPPP  EEEEE  Z0    DDDD DDDD DDDD DDDD
Write     : 1...1   00  01  PPPPP  EEEEE  10    DDDD DDDD DDDD DDDD


MDIO 要存取一個 REG 需要兩步驟

1. 傳送 REG Addr
2. 才能進行 R/W

和 MII 差異如下


1. ST    即 Startofframe，MDIO 皆為 00
2. PRTAD 即 PortAddress，與 MII 的 PHYaddress 一致
3. DEVAD 即 DeviceAddress，MMD 設備的 5bit ID 對應 MII REGAD
DEVAD 就是如 PMA/PMD、PCS、XGXS PHY、AUTO-NEG

實際 Frame 格式如下

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PRE | ST1 ST0 | CP1 CP0 | P4 P3 P2 P1 P1 | R4 R3 R2 R1 R0 | T A | D | DDDDDDDDDDDDDDD | IDLE 
      2b'00     2b'00     PRTAD[4:0]       DEVAD[4:0]             |   REG ADDR[14:0]
                                                                  v      
                                                              IEEEE bit(0:IEEE 1:VendorSpecific)
                                                              
                                                              
                                                              
Ex:
           PRTAD  DEVAD  ADDRESS     DATA
mdio_write(0x03,  0x01,  0xca,0x10,  0x01, 0x8f);

PRE | ST1 ST0 | CP1 CP0 | P4 P3 P2 P1 P1 | R4 R3 R2 R1 R0 | T   A | D |
val    0   0     0   0     0  0  0  1  1    0  0  0  0  1    1  0    1
pos    0   1     2   3     4  5  6  7  8    9 10 11 12 13   14 15   16  

       D  D  D    D  D  D  D    D  D  D  D    D  D  D  D | IDLE 
val    1  0  0    1  0  1  0    0  0  0  1    0  0  0  0
pos   17 18 19 | 20 21 22 23 | 24 25 26 27 | 28 29 30 31      


ST      (0x00)
CP      (0x00)
PRTAD   (0x03)
DEVAD   (0x01)
TA      (0x10)
A/D     (0xCA10)

參考

MII

MDIO