网口的那些事儿——MAC和PYH的工作原理

概念解释

MAC(medium access control)属于LLC(Logical Link Control)下的一个子层。局域网中目前广泛采用的两种介质访问控制方法,分别是:
1 争用型介质访问控制,又称随机型的介质访问控制协议,如CSMA/CD方式。
2 确定型介质访问控制,又称有序的访问控制协议,如Token(令牌)方式

PHY是物理接口收发器(也指物理层),它实现物理层.IEEE-802.3标准定义了以太网PHY.包括MII/GMII(介质独立接口)子层,PCS(物理编码子层),PMA(物理介质附加)子层,PMD(物理介质相关)子层,MDI子层.它符合IEEE-802.3k中用于10BaseT(第14条)和100BaseTX(第24条和第25条)的规范.

PS:逻辑链路控制(Logical Link Control或简称LLC)是局域网中数据链路层的上层部分,IEEE 802.2中定义了逻辑链路控制协议。用户的数据链路服务通过LLC子层为网络层提供统一的接口。


MAC工作原理:

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总线接口模块一般是提供完整的PCI/PCIE总线的功能。包括中断,DMA,主从设备应答,PCI/PCIE配置管理,内存读写,内部寄存器访问等等。
xROM模块指配置的串行EEPROM,它可提供MAC芯片需要的信息如硬件MAC地址等。 有时还有远程启动的BOOTROM ,可以远程启动本地主机。
管理控制模块主要是芯片进行控制和管理,它主要是通过许多寄存器来进行的。
协议处理/ 数据转发模块主要是处理以太网的MAC协议,包括数据成帧,帧数据收发,以及出错时重发等等。

MAC层芯片主要是提供主机(或CPU )进行以太网收发的接口。
在发送部分,它接收从CPU 来的数据帧,并产生CRC 校验,再通过物理层接口将其发送出去,如在发送中出现冲突等问题则还要进行重发等控制。
在接收部分,它接收从物理层发来的数据组装成数据帧,并同时进行CRC校验。它判断以太网数据帧的目的地址是否与本机的地址匹配,并根据主机的设置来判断是否向主机发中断报告各种情况(如收到一个完整的匹配数据帧或接收帧中出现错误等等)。
CRC:Cyclic Redundancy Check”,中文名是“循环冗余码”。是数据通信领域中最常用的一种差错校验码,其特征是信息字段和校验字段的长度可以任意选定。

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CPU上有两组寄存器用与MAC通信。
一组用户数据的收发,对应上面的DMA
一组用户MIIM,用户对PHY进行配置
两组寄存器由于都在CPU上,配置方式与其他CPU上寄存器一样,直接读写即可。
数据的转发通过DMA完成。


PHY工作原理

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MII/GMII(介质独立接口)子层;
PCS(物理编码子层);
PMA(物理介质附加)子层;
PMD(物理介质相关)子层;
MDI子层

PHY芯品通过不同的接口(SI/MII/GMII)配合不同的晶振(时钟)来达到网口速率的选择
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如图所示,左手边通过8条信号线(TXD[0:3]、TXEN、TXCLK、RX[0:3]、RXEN、RXCLK、MDC、MDIO)来和MAC通信,右手边通过TX+TX-和RX+RX-(百兆和前兆有更多)几对查分线来和物理接口RJ45连接。

其中:

MDIO/MDC的功能:
读取PHY的状态寄存器:
端口的连接状态;自动协商是否完成;PHY选择的工作模式以及其它状态。
写PHY的寄存器:
强制端口的工作状态;指导PHY完成自动协商;修改端口灯的显示模式;控制Crossover、FEFI等功能是否实施。上电的时候,MAC修改PHY的寄存器,控制端口是否进行自动协商,以及自动协商的能力,包括双工、速度、流控等。

个人博客(未完全搭建好):
https://jkfeng1010.github.io/

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转载自blog.csdn.net/weixin_42124889/article/details/80341102
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