ethernet-mac-phy

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工作上遇到網路不通(即PHY not link)，了解一下整個流程
在ISO 7層中的physical，即為目前phy chip(RTL8211EG)
使用MII介面串接到SOC，因此在SOC裡會有MAC程式

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20160617 第一版

目錄

基本原理了解

OSI model

寫driver至少要了解最底層兩層 physical & data link layer

  • 出處-What is OSI Model

  • OSI Model(Open System Interconnetion Model)

  • 一共有7層如上圖所示,IEEE 802定義data link及physical的關系

  • Physical Layer

    • 主要為硬体部分，ex Repeater,hub
    • 將底層的bit料層送到data link layer
    • 定義硬体的電性規格(ex. timing, voltage) 、佈線方式(topology)等

  • Data link Layer

    • IEEE 802規格將此層分為LLC(802.2)與MAC(802.3,802.4等)
    • encode the bit into packet and edcode the packet into bit
    • Its provide error free transfer the frame one node to another node.
    • function of the Data Link Layter
    • Logical Link Control
    • Data Framing
    • Hardware Addresing
    • Error detection and Handling

IEEE STD 802

Name Description
IEEE 802.1 Higher Layer LAN Protocols
IEEE 802.2 LLC (Logical Link control)
IEEE 802.3 Ethernet
IEEE 802.4 Token bus
IEEE 802.11 Wirless LAN(WLAN)
  • IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks
  • IEEE 802定義 lower two layer(Data Link and Physical)協定及規格
  • 定義physical Layer 及 data link layer相關
  • IEEE 802將Data Link Layer分成兩部分：
    • LLC Sublayer
    • Mac Sublayer

CSMA/CD

  • 來源-Ethernet]
  • 每個網路設備都有一個唯一的MAC(medium access control)
  • 此mac都常是記錄在網路卡NIC(network interface card)裡面的ROM
  • 來源-IEEE 802.3 CSMA/CD網路
  • Carrier Sensing Multiple Access with Collistion Detection
  • IEEE 802.3標準制定了CSMA/CD
    • 通訊協定採用 CSMA/CD，沒有提供優先權傳輸服務
    • 訊框格式為 IEEE 802.3 CSMA/CD 訊框

  • PHY重要的功能就是實現CSMA/CD的部分功能

    • 它可以檢測到網路上是否有數據在傳送，如果有數據在傳送中就等待
    • 一旦檢測到網路空閑，再等待一個隨機時間后將送數據出去

  • IEEE 802.3 CSMA/CD 訊框

size item
7 Preamble
1 SOF(Start-of-Frame DElimiter)
6 Destiantion Address
6 Source Address
2 Length
46-15000 802.2 Header and Data
4 FCS (Frame Check Sequence)

IEEE 802.3 Standard relationship

  • 出處-IEEE Standard for Ethernet.pdf(IEEE Std 802.3-2012) page 3
Interface Description
PHY physical layer device (由PCS,PMA,PMD組成)
PCS physical conding sublayer
PMA physical medium attachment
PMD physical medium dependnet
MII medium independent interafce
MII for 100BASE-T
AUI attachment unit interface
AUI for 10BASE-T
MDI medium dependent interface
xMII MII for implementation of 100Mb/s and above
GMII for 1Gb/s
XGMII for 10Gb/s

實体介面

MII

  • 出處-MII,RMII,GMII介面詳細解釋
  • 乙太網媒體介面有：MII RMII SMII GMII
  • MII是(Medium Independent Interface）的意思，是指不用考慮媒體是銅軸、光纖、電纜等，
  • 因為這些媒體處理的相關工作都有PHY或者叫做MAC的晶元完成。
  • “媒體獨立”表明在不對MAC硬體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。
  • MII數據介面總共需要16個信號
  • MII管理介面是個雙信號介面，一個是時鐘信號，另一個是數據信號。
  • PHY裡面的部分寄存器是IEEE定義的，這樣PHY把自己的目前的狀態反映到寄存器裡面

MII /RGMII

item Transmitter Reciveer
MII(10Mbps) transmit 4-bit, TXD[3:0] 4bit
clock: 2.5MHz(TXCLK) 2.5Mhz
Manchester-encode data stream
MII(100Mbps) trasmit 4-bit TX[3:0] 4bit
clock: 25MHz(TXCLK) 25Mhz
4B/5B coding technology
GMII(1000Mbps) 125Mbaud/s 8bit
4D-PAM5 coding techology 125MHz

Hi3521 MAC

RMII

  • 使用RTL8211EG PHY，通過RMII介面串接到Hi3521
pin note
TXD[0-3] MAC to PHY
TXEN Transmit Enable
TXCK transmit clok 2.5MHz or 25MHz
TXCKOUT transmit clock 125MHz
RXD[0-3] PHY to MAC
RXDV receive data vad
RX_CK phy. RXCLK source the 125MHz receive clock
MDC Management Data Clock.
MDIO Input/Output of Management Data.
CRS Carrier Sense (由phy產生)
COL Collision In Half Duplex Mode.
  • the MDC and MDIO pins as described in IEEE 802.3u section 22.
  • The MDC signal, provided by the MAC, is the management data clock reference to the MDIO signal

Hi3521 Ethernet Port

  • gigabit media access control GMAC)

    • RGMII or MII mode
    • 10/100 Mbit/s full-duplex or half-duplex mode
    • 1000 Mbit/s full-duplex mode
    • TOE for reducing the CPU usage
    • provide a management data input/output (MDIO) interface

  • GMAC pin

pin note
RGMII_COL RGMII-> Collision indicator signal
MII -> RGMII_TXER
RGMII_CRS RGMII -> RGMII_CRS
MII -> RGMII_RXER
RGMII_RXCLK Receive clock for the RGMII or MII
RGMII_RXD[0-3]
RGMII_RXDV
RGMII_TXCK MII -> RGMII_TXCK
RGMII_TXCKOUT RGMII
RGMII_TXD[0-3]
RGMII_TXEN transmit data enable of the RGMII or MII

參考來源