以太網MII管理接口和PHY寄存器以太網基礎知識系列傳輸系統部段呈昕2008-09-12目錄MII管理總線簡介MIIClause22MIIClause45MII管理接口以太網中MII管理接口可以看作IIC接口，主要用于MAC器件對PHY的配置訪問和寄存器管理MDC：managementdataClock管理數據時鐘信號由MAC提供，為非定期的時鐘，用于MDIO采樣的參考時鐘MDIO：managementdataInput/Output管理數據輸入輸出信號雙向信號，用于MAC讀寫PHY內部寄存器MII管理接口MII管理接口有兩種規范：Clause22和Clause45802.3標準最初定義的MII管理接口規范主要應用于10/100/1000Mb以太網，后期為適應10GE，EPON以及40GE/100GE的出現和發展，802.3標準增加了相關的MII管理接口規范和寄存器。由于兩種MII管理接口規范分別位于802.3標準中的第22章和第45章。所以一般用802.3規范中的章節號區別兩種MII管理接口規范。膠片導讀：本膠片將MDIO管理接口的所有知識點集中說明，對于過于詳細的寄存器配置給出802.3標準的具體章節，方便查閱。目錄MII管理總線簡介MIIClause22MIIClause45MIIClause22MII接口的管理幀格式：管理幀發送順序從左至右；PRE：preamble，前導。開始操作前MAC會連續發送32個1給PHY器件用做接口同步；ST：startofframe，幀頭。幀頭為“01”，說明開始一個操作；OP：operationcode，操作碼?！?0”讀操作；“01”寫操作；MIIClause22MII接口的管理幀格式：PHYAD：PHYAddress，PHY器件物理地址。PHY器件物理地址為5位，理論上一條MII總線可以掛最多32個PHY器件；802.3標準要求一條MII總線掛多個PHY器件時，MDC總線的總負載電容不大于390pF,MDIO總線的總負載電容不大于470pF。REGAD：RegisterAddress，寄存器地址。每個PHY器件支持32個可以直接尋址的寄存器。MIIClause22MII接口的管理幀格式：TA：turnaround，反轉周期。對于讀操作，MAC發送完寄存器地址后會釋放MDIO總線，由對端PHY器件驅動MDIO為低后將讀取數據放在總線上；對于寫操作，MAC發送完寄存器地址后會發送“10”，之后將寫到PHY器件的數據放在MDIO總線上。DATA：數據。MDIO上發送或接收的16位數據的起始位對應寄存器數據的bit15。IDLE：幀間空閑。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復位；環回設置；以太網速率選擇；自協商設置；隔離雙工模式選擇；沖突檢測使能MIIClause22MII管理寄存器StatueRegister：PHY狀態；雙工模式；擴展狀態使能；MF前導抑制；自協商狀態鏈路狀態；MIIClause22MII管理寄存器PHYIdentifierRegister：提供廠家PHY器件標識具體寄存器說明以及其他寄存器請參考802.3標準的22.2.4章節相關內容MIIClause22MII管理寄存器ExtendedStatueRegister：1000PHY狀態；1000雙工模式；MIIClause22MII接口的時序關系：MDC最小時鐘周期為400ns，即最大頻率為2.5MHz；MIIClause22MII接口的時序關系：STA驅動MDIO總線時，要求MDIO數據相對MDC時鐘上升沿的建立保持時間最小為10nsMIIClause22MII接口的時序關系：PHY驅動MDIO總線時，要求MDIO總線上的數據相對MDC時鐘上升沿的輸出延遲最小為0ns；最大為300nsMIIClause22MII接口的電氣特性：與MII接口一致，支持5V，3.3VTTL電平類型MDIO管理接口總線為OD驅動MDIO輸入電容≤10pFMII相關指標可參考802.3標準的22.7章節列表條目目錄MII管理總線簡介MIIClause22MIIClause45MIIClause45MII接口的管理幀格式：Clause45與Clause22的MDIO接口主要區別之一：管理幀格式不同Clause45MII接口的管理幀分四種，通過操作碼OP區別；MIIClause45MII接口的管理幀格式：ST：startofframe，幀頭。Clause45幀頭為“00”，說明開始一個操作；對于僅支持Clause45的設備，Clause22幀頭“01”，會被忽略。PRTAD：PortAddress，端口地址。端口地址為5位，理論上允許一條MII總線掛32個獨立的端口，Clause45的端口地址相當于Clause22的PHY器件物理地址MIIClause45MII接口的管理幀格式：DEVAD：DeviceAddress，設備地址。設備地址為5位，允許每個獨立的端口下連接最多32個獨立的MMD。注：在802.3標準的Cluase45中將物理層設備中的一個子層或一組子層定義為一個獨立的可管理實體，稱為一個MMD（MDIOManageableDevice），MMD是PHY器件的子集，一個PHY器件可以最多包含32個MMD。MIIClause45MII接口的管理幀格式：TA：turnaround，反轉周期。與Clause22定義類似ADDR/DATA：地址或數據。此處的地址才是具體的寄存器地址，即STA通過MDIO總線訪問一個支持Clause45的PHY器件的寄存器時需要發起兩個操作，前一個是寄存器地址，后一個才是數據。MIIClause45MII管理寄存器：由于Clause45中管理幀格式有變動，實際的PHY器件中的寄存器結構對應于不同的MMD略有區別MMD與DEVAD的對應關系如右表所示注：設備地址6的定義是802.3標準2005版新增的定義MIIClause45MII管理寄存器：PMA/PMD寄存器基本結構如右表所示：802.3標準2005版在此基本上新增部分寄存器的定義每個寄存器的具體配置請參考802.3標準45.2.1相關章節的說明MIIClause45MII管理寄存器：WIS子層寄存器基本結構如右表所示：802.3標準2005版在此基本上新增部分寄存器的定義每個寄存器的具體配置請參考802.3標準45.2.2相關章節的說明MIIClause45MII管理寄存器：PCS子層寄存器基本結構如右表所示：802.3標準2005版在此基本上新增部分寄存器的定義每個寄存器的具體配置請參考802.3標準45.2.3相關章節的說明關于其他的子層或設備寄存器結構和具體定義均可以參看802.3標準的45.2章節內容，芯片廠商的PHY器件內部寄存器的定義也是先基于802.3標準MIIClause45MII接口的時序關系：Clause45MDIO管理接口的時序關系可以直接參考Clause22MII接口的電氣特性：可支持1.2V電平類型，具體特性參考下表：MIIClause45MII接口的電氣特性：由于MDIO為OD驅動，要求增加上拉電阻到1.2VMIIClause45MII接口的電氣特性：由于Claus