Linux内核驱动之网络驱动(三)PHY寄存器分析

一一 PHY 简介简介 以太网 PHY 和 MAC 对应 OSI 模型的两个层 物理层和数据链路层 物理层的芯片称之为 PHY 以太网卡中数据链路层的芯片称之为 MAC 控制器 物理层物理层定义了数据传送与接收所需要的电与光信号 线路状态 时 钟基准 数据编码和电路等 并向数据链路层设备提供标准接口 RGMII GMII MII 数据链路层数据链路层则提供寻址机构 数据帧的构建 数据差错检查 传送 控制 向网络层 IP 层 提供标准的数据接口 二二 以太网以太网 PHY 芯片标准寄存器分析芯片标准寄存器分析 对于 PHY 标准寄存器 control register 和 status register 是最常 用的 下面是详细分析 Control Register BMCR bit15 reset bit 置 1 实现复位操作 复位后会导致外围管脚对 PHY 芯片的配 置失效同时该端口的控制 状态寄存器将恢复为默认值 需要重新 进行配置 复位过程中 bit15 保持为 1 复位完成后该位自动清零 bit14 loopback 主要用于调试以及故障诊断 bit13 speed selection LSB bit13 和 Bit6 两位联合实现对端口的速率控制功能 需要注 意的是 speed selection 只有在自动协商关闭的情况下才起作用 bit12 Auto Negotiation Enable 自动协商 AN 开关 置 1 表示打开自动协商功能 此时端 口的工作模式通过和对端 Link partner 进行 AN 来确定 必须注 意的是 对于 1000BASE T 接口 自动协商必须打开 bit11 Power Down 置 1 将进入低功耗模式 需要注意的是端口从 Power Down 模式恢复 需要复位端口以保证端口可靠的连接 bit10 Isolate 隔离开关 一般不用 bit9 Restart Auto Negotiation 重新启动自动协商 一般修改端口的自动协商能力信息 ANAR 后通过 bit9 置 1 重新启动自动协商来使端口按照新的配置 建立 link bit8 Duplex Mode 双工模式设置 只有在自动协商关闭的情况下才起作用 bit7 Collision Test 冲突信号 COL 测试开关 一般不使用 bit6 Speed Selection MSB bit13 和 Bit6 两位联合实现对端口的速率控制功能 当然只 有在自动协商关闭的情况下才起作用 1 0 1000 Mb s 0 1 100 Mb s 0 0 10 Mb s bit5 bit0 Reserved status register BMSR 该寄存器主要是用来描述 PHY 芯片的工作模式能力和当前 工作状态 bit15 100BASE T4 bit14 100BASE X Full Duplex bit13 100BASE X Half Duplex bit12 10 Mb s Full Duplex bit11 10 Mb s Half Duplex bit10 100BASE T2 Full Duplex bit9 100BASE T2 Half Duplex 寄存器中的 bit9 bit15 都是描述 PHY 芯片工作模式能力 1 表示具备该能力 0 表示不具备 bit8 Extended Status bit7 Reserved bit6 MF Preamble Suppression bit5 Auto Negotiation Complete bit5 1 表示自动协商进程已经成功结束 此时 PHY 芯片的其 他和 Link 状态相关的寄存器才是正确可靠的 bit4 Remote Fault bit4 1 表示连接对端 Link Partner 出错 一般会在其他寄 存 器 register16 31 中定义具体错误类型 bit3 Auto Negotiation Ability bit2 Link Status Link up 则该位为 1 0 则代表 Link down Link status 只有 在自动协商完成后才有效 bit1 Jabber Detect 100M 和 1000M 模式下没有意义 bit0 Extended Capability PHY Identifier Register 寄存器 2 和 3 存放 PHY 芯片的型号代码 由芯片商自行定义 一 般用来定义 PHY 芯片的型号和版本 Auto Negotiation Advertisement Register 寄存器 ANAR 是自动协商的能力通告寄存器 在 AN Enable 的前提下 端口根据该寄存器的相关配置与对端 Link partner 进 行自动协商 当 AN 配置为 Disable 状态的时候 寄存器 ANAR 的 配置不起作用 端口的工作模式由 control register 决定 尽管寄存器 1 status register 中也有端口工作模式能力的描述 但 status register 只是告诉开发人员该端口具有什么样的能力 ANAR 寄存器则根据 status register 进行相应的配置 bit15 Next Page 1 表示下一页是否也是通告能力寄存器 bit14 Reserved bit13 Remote Fault 1 表示是否传送远端错误信息 一般置 1 bit12 Reserved bit11 Asymmertic Pause 非对称暂停能力 bit10 Pause Capable bit9 是否通告 100BASE T4 能力 bit8 是否通告 100BASE TX FD 能力 bit7 是否通告 100BASE TX HD 能力 bit6 是否通告 10BASE T FD 能力 bit5 是否通告 10BASE T 能力 bit10 和 bit11 描述的功能与具体 PHY 芯片有关系 bit5 bit9 对应自动协商广播能力域 实际应用中需要参考 status register 进行配置 如果支持这种工作模式则对应位置 1 若不支持则对应位置 0 例如 et1011c 和 rtl8201 status register 显示没有 100BASE T4 的工作模式能力 那么 ANAR 寄 存器就不能配置 bit9 为 1 ANAR 寄存器没有通告 1000BASE T 能力的对应配置位 1000BASE T 的相关配置在寄存器 9 Auto Negotiation Link Partner Base Page Ability Register ANLPAR ANLPAR 保存的是本端 PHY 接收到的对端 PHY 所通告的端口能力 ANLPAR 的结构和 ANAR 基本一致 应用上 主要检测对端的自动 协商配置 bit14 1 表示接收到 Link partner Link 数据 bit13 1 表示 Link partner 探测到 remote fault 其他位表示 Link partner 的相关工作模式能力 寄存器寄存器 6 7 8 表示相关自动协商异常信息 除寄存器表示相关自动协商异常信息 除寄存器 6 的的 bit0 表表 示示 Link partner 是否支持自动协商 其他的都需要具体分析是否支持自动协商 其他的都需要具体分析 寄存器 9 保存的是 1000BASE T 模式的自动协商通告信息 对于 100M PHY 芯片 寄存器 9 为 Reserved 一般我们使用 bit8 和 bit9 就行 bit8 1000BASE T HD 半双工 bit9 1000BASE T FD 全双工 寄存器 ANAR 的自动协商通告信息寄存器没有关于 1000BASE T 的信息 1000BASE T 的自动协商通告信息就是由这两位进行配置 分别对应全双工和半双工两种工作模式 需要注意的是 1000BASE T 工作模式的自动协商是强制的 也就是要想端口 1000BASE T 模式工作正常 自动协商是必须 Enable 的 否则端 口可能出现异常 寄存器 10 描述 1000BASE T 模式下 PHY 的状态以及 Link partner 通告的端口能力 bit10 对端支持 1000BASE T HD 半双工 bit11 对端支持 1000BASE T FD 全双工 bit12 本地接收 OK bit13 对端接收 OK 寄存器 15 主要表明 PHY 是否具有 1000BASE X 或者 1000BASE T 的能力 三三 寄存器配置流程寄存器配置流程 上图是一般 PHY 芯片的初始化流程 1 复位 PHY 芯片 其实就是 control register 的 bit15 置 1 2 配置 control register 使能自动协商能力 AN 3 配置寄存器 9 配置 1000BASE T 自动协商的能力通告寄存器 4 配置 ANAR 配置 100BASE 和 10BASE 自动协商的能力通告 寄存器 5 重新启动自动协商 其实还应该有第六步那就是等待自动协商完成 不断查询 status register bit5 是否为 1 简单总结下 PHY 的标准寄存器 ANAR 用来配置