MAC & PHY 学习

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1、------------------------------------------作者xxxx------------------------------------------日期xxxxMAC&PHY学习【精品文档】MAC&PHY学习MAC和PHY工作在OSI的最后两层，数据链路层和物理层。以太网MAC（媒体接入控制器），由以太网标准定义。它实现了一个数据链路层。最新的MAC支持10Mbps和100Mbps两种速率，实现MII，RGMII，GMII等接口。在发送数据的时候，MAC协议事先判断是否可以发送数据，如果可以发送将给数

2、据加上一些控制信息，最终将数据以及控制信息以规定的格式发送到物理层；在接收数据的时候，MAC协议首先判断输入的信息并是否发生传输错误，如果没有错误，则去掉控制信息发送至LLC层。以太网PHY（物理接口收发器），由以太网标准定义。它实现了物理层。包括MII/GMII（媒体独立接口）子层、PCS（物理编码子层）、PMA（物理媒体附加）子层。PMD（物理介质相关）子层，MDI子层。PHY对所有传输的数据只是进行编码转化，没有对有效数据信号进行任何分析或改变。但是，所有有的数据传输都必须经过PHY发送和接收才会传输到目标MAC。此外，PHY

3、还可以完成连接判断，自动协商以及冲突检测。MAC可以通过修改PHY的寄存器完成对自动协商的监控，当然也可以读取PHY的寄存器来判断PHY的状态。例如100BseTX，它采用4B/5B编码。PHY在发送数据的时候，收到MAC过来的数据，每4bit就增加1bit的检错码，然后把并行数据转化为串行流数据，再按照物理层的编码规则把数据编码后，以模拟信号形式把数据送出去。MAC和PHY的架构及接口关系如下图所示：【精品文档】【精品文档】PHY工作在10Mbps时和工作在100Mbps时，其需要的功能不同。目前的10/100MPHY是将其做到了

4、一起，内部都是由PCS/PMA/PMD及媒体无关接口MDI接口组成的。只不过是当PHY工作在10Mbps时，有些功能没有用到。物理编码子层PCS(PHYSICALCODINGSUBLAYER)：在100BASE-X模式时，提供RMII接口、4B/5B编码、串并转换以及冲突检测功能，同时只要TxEN无效就提供“idle”信号给PMD层。在10BASE-T模式下只提供接口和串并转换功能。物理介质附加子层PMA(PHYSICALMEDIUMATTACHMENT)：提供对LINK状态的判断和载波侦听的功能，完成串行信号和NRZI信号之间的转

5、化。PMA使用标准的方法来判断端口的LINK状态。当PMA判断到对方设备存在的时候，如果自动协商使能，就会开始同对方进行自动协商确定端口的工作模式；当对方不支持自动协商的时候，端口的工作模式根据并行探测的结果。当有数据接收或者发送的时候会导致CRS(carriersense)的置位。在PMA层，有的PHY支持Far-End-Fault，例如MARVELL88E3081。物理介质相关子层PMD(PHYSICALMEDIUMDEPENDENT)：提供对信号的scrambling/descrambling；对信号进行编码，在100TX下是

6、MLT-3，在10T下是Manchester；polaritycorrection；baselinewandercorrection【精品文档】【精品文档】等功能。其中的scrambling(扰频)/descrambling（解扰）和baselinewander（基线漂移）功能是100BASETX专有的。有的PHY是双绞线与光纤可替换的，当工作于FX模式的时候，由PMA提供pseudo－ELC（伪电缆）接口，PMD的功能由光纤收发器完成。MIIMII（媒体独立接口），它包含一个数据接口，和一个MAC和PHY之间的管理接口。如下图，数

7、据接口分别用于发送器和接收器的两条独立的信道。每条信道都有自己的数据、时钟、控制信号。管理接口是个双信号接口：时钟信号、数据信号；通过管理接口可以实现上层监视和管理PHY。【精品文档】【精品文档】如图，MII接口总共需要16个信号，包括：transmitdata-TXD[3:0]，数据发送信号，共四根信号线transmitstrobe-TX_EN，数据发送使能信号，只有在TX_EN有效期内传的数据才有效。transmitclock-TX_CLK，发送数据参考时钟信号transmiterror-TX_ER/TXD4，发送数据错误提示信

8、号receivedata-RXD[3:0]，数据接收信号，共四根信号线receivestrobe-RX_DV，接收数据有效信号receiveclock-RX_CLK，接收数据参考时钟信号receiveerror-RX_ER/RXD4，