以太網(wǎng)接口組成之二--MAC+PHY with MII

wpneu

                以太網(wǎng)（Ethernet）是一種計算機局域網(wǎng)組網(wǎng)技術，該技術基于IEEE制定的IEEE 802.3標準，它規(guī)定了包括物理層的連線、電信號和介質(zhì)訪問層協(xié)議的內(nèi)容。以太網(wǎng)是當前應用最普遍的局域網(wǎng)技術。它很大程度上取代了其他局域網(wǎng)標準，如令牌環(huán)、FDDI和ARCNET。歷經(jīng)100M以太網(wǎng)在上世紀末的飛速發(fā)展后，目前千兆以太網(wǎng)甚至10G以太網(wǎng)正在國際組織和領導企業(yè)的推動下不斷拓展應用范圍。基于以太網(wǎng)的應用一定時期內(nèi)是研究開發(fā)熱點。

ETHERNET的接口實質(zhì)是MAC通過MII總線控制PHY的過程。

MAC是Media Access Control 的縮寫，即媒體訪問控制子層協(xié)議。該協(xié)議位于OSI七層協(xié)議中數(shù)據(jù)鏈路層的下半部分，主要負責控制與連接物理層的物理介質(zhì)。在發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，MAC協(xié)議可以事先判斷是否可以發(fā)送數(shù)據(jù)，如果可以發(fā)送將給數(shù)據(jù)加上一些控制信息，最終將數(shù)據(jù)以及控制信息以規(guī)定的格式發(fā)送到物理層；在接收數(shù)據(jù)的時候，MAC協(xié)議首先判斷輸入的信息并是否發(fā)生傳輸錯誤，如果沒有錯誤，則去掉控制信息發(fā)送至LLC層。以太網(wǎng)MAC由IEEE-802.3以太網(wǎng)標準定義。

MII(Media Independent Interface)即媒體獨立接口, “媒體獨立”表明在不對MAC硬件重新設計或替換的情況下，任何類型的PHY設備都可以正常工作。包括分別用于發(fā)送器和接收器的兩條獨立信道。每條信道都有自己的數(shù)據(jù)、時鐘和控制信號。MII數(shù)據(jù)接口總共需要16個信號，包括TX_ER，TXD，TX_EN，TX_CLK，COL，RXD，RX_EX，RX_CLK，CRS，RX_DV等。

MII以4位半字節(jié)方式傳送數(shù)據(jù)雙向傳輸，時鐘速率25MHz。其工作速率可達100Mb/s。MII管理接口是個雙信號接口，一個是時鐘信號，另一個是數(shù)據(jù)信號。通過管理接口，上層能監(jiān)視和控制PHY。其管理是使用SMI（Serial Management Interface）總線通過讀寫PHY的寄存器來完成的。PHY里面的部分寄存器是IEEE定義的，這樣PHY把自己的目前的狀態(tài)反映到寄存器里面，MAC通過SMI總線不斷的讀取PHY的狀態(tài)寄存器以得知目前PHY的狀態(tài)，例如連接速度，雙工的能力等。當然也可以通過SMI設置PHY的寄存器達到控制的目的，例如流控的打開關閉，自協(xié)商模式還是強制模式等。不論是物理連接的MII總線和SMI總線還是PHY的狀態(tài)寄存器和控制寄存器都是有IEEE的規(guī)范的，因此不同公司的MAC和PHY一樣可以協(xié)調(diào)工作。當然為了配合不同公司的PHY的自己特有的一些功能，驅(qū)動需要做相應的修改。
   
PHY是物理接口收發(fā)器，它實現(xiàn)物理層。包括MII/GMII（介質(zhì)獨立接口）子層、PCS（物理編碼子層）、PMA（物理介質(zhì)附加）子層、PMD（物理介質(zhì)相關）子層、MDI子層。

100BaseTX采用4B/5B編碼。PHY在發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，收到MAC過來的數(shù)據(jù)（對PHY來說，沒有幀的概念，對它來說，都是數(shù)據(jù)而不管什么地址，數(shù)據(jù)還是CRC），每4bit就增加1bit的檢錯碼，然后把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為串行流數(shù)據(jù)，再按照物理層的編碼規(guī)則把數(shù)據(jù)編碼，再變?yōu)槟�擬信號把數(shù)據(jù)送出去。收數(shù)據(jù)時的流程反之。

PHY還有個重要的功能就是實現(xiàn)CSMA/CD的部分功能。它
可以檢測到網(wǎng)絡上是否有數(shù)據(jù)在傳送，如果有數(shù)據(jù)在傳送中就等待，一旦檢測到網(wǎng)絡空閑，再等待一個隨機時間后將送數(shù)據(jù)出去。如果兩個碰巧同時送出了數(shù)據(jù)，那
樣必將造成沖突，這時候，沖突檢測機構可以檢測到?jīng)_突，然后各等待一個隨機的時間重新發(fā)送數(shù)據(jù)。這個隨機時間很有講究的，并不是一個常數(shù)，在不同的時刻計算出來的隨機時間都是不同的，而且有多重算法來應付出現(xiàn)概率很低的同兩臺主機之間的第二次沖突。

通信速率通過雙方協(xié)商，協(xié)商的結果是兩個設備中能同時支持的最大速度和最好的雙工模式。這個技術被稱為Auto Negotiation或者NWAY。

隔離變壓器把PHY送出來的差分信號用差模耦合的線圈耦合濾波以增強信號，并且通過電磁場的轉(zhuǎn)換耦合到連接網(wǎng)線的另外一端。RJ-45中1、2是傳送數(shù)據(jù)的，3、6是接收數(shù)據(jù)的。新的PHY支持AUTO MDI-X功能(也需要隔離變壓器支持)。它可以實現(xiàn)RJ-45接口的1、2上的傳送信號線和3、6上的接收信號線的功能自動互相交換。

)。它可以實現(xiàn)RJ-45接口的1、2上的傳送信號線和3、6上的接收信號線的功能自動互相交換。
               
               
               
               
               

本文來自ChinaUnix博客，如果查看原文請點：http://blog.chinaunix.net/u2/72003/showart_1972356.html