第十六章PHY -基于Linux3.10

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16.1 PHY 

本章和OSI模型中的物理层和数据链路层关系密切。在嵌入式SOC上，通常集成有ARM核和MAC控制器，以及增加数据传输带宽的MAC专用DMA，对这种形式的SOC通常使用外接物理PHY设备的方法，外接的PHY芯片如RTL8201F、88E1111、88E6096等，集成型以太网控制器集成了MAC和PHY，如DM9000、RTL8139CP等，它们常用于没有MAC控制器的SOC上，如S3c2440。MAC控制器将收到的数据通过MII、SMII、GMII、RGMII等接口将数据传递给CPU。向下PHY将MAC将数据转换成模拟信号通过RJ45向外传输、或者通光模块将PHY的模拟信号转换成光信息传输。

MDI = MEDIUMDEPENDENT INTERFACE                           PCS = PHYSICAL CODINGSUBLAYER

GMII = GIGABITMEDIA INDEPENDENT INTERFACE                 PMA = PHY MEDIUM ATTACHMENT

PHY = PHYSICALLAYER DEVICE                                PMD = PHYSICAL MEDIUM DEPENDENT

                         图16.1.1 千兆以太网架构  ieee802.3 clause34

图16.1.2百兆以太网clause21

100M/1000M常用的编码格式分别是4B/5B和8B/10B；100M-TX具有自适应功能，在两个网卡连接后，各自会发送Fast Link Pulse 脉冲，通过该脉冲检测出双方通信速率和各自通信模式，并根据该模式自动选择最优的工作模式。这种自动模式选择由PHY芯片实现，通常PHY芯片将其称之为自协商（Auto Negotiation）这自适应功能在万兆模式就不再支持了。

PHY将信号按如下的格式进行传输：

前导符+开始位+目的MAC地址+源MAC地址+类型长度+数据+padding（optional）+32bitCRC

对于百兆，

前导符是：

10101010 1010101010101010 10101010 10101010 10101010 10101010

开始位是：

10101011

PHY和MAC连接的方式主要有三种：

l  集成型，距离最短

l  同一块PCB上，通过铜制导线相连

l  通过非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线、光纤相连

RECONCILIATIONSUBLAYER就是针对第三中情况而设计，其使MAC层可以用一个方法向PHY发送和接收数据而不必关心和PHY的具体连接方式。

MII和GMII实际上市承载信号传输的总线定义，它们的时钟线和数据信号形式略有差别。控制PHY工作的总线是mdio。

clause22.2.4参看PHY寄存器及其每个bit的定义。所有PHY芯片遵循该手册的定义，常用到的是前五个寄存器。

图16.2.11000BASE-X PCS和PMA的职责细分

从上图可以看到PCS和MAC之间的传输都是8bit，而PCS和PMA之间的传输数据位宽变成了10bit。

PCS层主要完成PCS传输、载波侦听、同步、PCS接收和自协商。

PMA实现8B到10B的映射功能。

PMD实现一个串行器和解串器的功能，即PMA传递过来的是并行10bit分成10次，每次一个bit传输到PMD层。最终在网线或者光纤上传递是一个比特一个比特串行传输的。这部分通常包括：混合信号处理技术减少近端反射、自适应均衡、基线漂移校正BLW、串扰消除、回波消除、时钟回复、错误校正。

LLC识别网络协议，对其进行封装。

16.2 MAC驱动

单独一个PHY是没法进行数据传输的，还有MAC控制器也是需要初始化的。由于不同厂商的MAC控制器细节不同，所以这里并不详细。

 24 static int XXX_drv_probe(struct platform_device *pdev)
 25 {
 26     struct device_node *np = pdev->dev.of_node;
 27     struct net_device *ndev;
 28     struct XXX_info *lp;
 29     struct resource *res;
 30     const char *macaddr;
 31     int ret_val = 0;
 32 
 //alloc_etherdev为以太网设备申请空间
 34     ndev = alloc_etherdev(sizeof(struct XXX_info));
 35     if (ndev == NULL) {
 36         dev_err(&pdev->dev, "alloc_etherdev fail.\n");
 37         return -ENOMEM;
 38     }
//lp的指针用于存储34行申请的以太网设备都有字段+一些满足MAC厂商特有功能的字段
 39     lp = netdev_priv(ndev);
 //设备树获得MAC控制器基地址并映射该地址
 41     res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
 49     lp->regbase = devm_ioremap(&pdev->dev, res->start, resource_size(res));
//MAC 中断号
 57     ndev->irq = platform_get_irq(pdev, 0);
//设置private字段
 64     SET_NETDEV_DEV(ndev, &pdev->dev);
 65     ndev->dev.dma_mask = pdev->dev.dma_mask;
 66     ndev->dev.coherent_dma_mask = pdev->dev.coherent_dma_mask;
 67 
 68     spin_lock_init(&lp->lock);
 69     lp->ndev = ndev;
 70     lp->msg_enable = netif_msg_init(msg_level, NETIF_MSG_DRV);
 //设备树解析
 72     XXX_of_parse(np, lp);
 73 
 74     if (lp->ipc_tx)
 75         ndev->features |= NETIF_F_HW_CSUM;
 89     /* request gpio for PHY reset control */
 90     if (gpio_is_valid(lp->rst_gpio)) {
 91         ret_val = devm_gpio_request(&pdev->dev, lp->rst_gpio, "phy reset");
 96         gpio_direction_output(lp->rst_gpio, !lp->rst_gpio_active);
 97     }
//mdio读写方法。
100     lp->new_bus.name = "XXX MII Bus",
101     lp->new_bus.read = &XXX_mdio_read,
102     lp->new_bus.write = &XXX_mdio_write,
103     lp->new_bus.reset = &XXX_mdio_reset,
104     snprintf(lp->new_bus.id, MII_BUS_ID_SIZE, "%s", pdev->name);
105     lp->new_bus.priv = lp;
106     lp->new_bus.irq = kmalloc(sizeof(int)*PHY_MAX_ADDR, GFP_KERNEL);

114     lp->new_bus.parent = &pdev->dev;
115     lp->new_bus.state = MDIOBUS_ALLOCATED;
116 
//这行会注册该设备，mdiobus_register会被调用，完成mdio驱动注册。
118     ret_val = of_mdiobus_register(&lp->new_bus, pdev->dev.of_node);
//找到第一个PHY设备，该MAC将使用这个PHY设备进行通信
125     lp->phydev = phy_find_first(&lp->new_bus);
/* 初始化该以太网设备
ndev->header_ops= ð_header_ops;
ndev->type = ARPHRD_ETHER;
ndev->hard_header_len = ETH_HLEN;
ndev->mtu = ETH_DATA_LEN;
ndev->addr_len= ETH_ALEN;
ndev->tx_queue_len= 1000;/* Ethernet wants good queues */
ndev->flags = IFF_BROADCAST|IFF_MULTICAST;
ndev->priv_flags|= IFF_TX_SKB_SHARING;

memset(dev->broadcast, 0xFF, ETH_ALEN);
*/
137     ether_setup(ndev);
//net device operations 初始化，这是一个非常重要的函数操作集，这是各厂商针对各自MAC控制器而写，初始化、打开、发送、多播、超时、邻居表初始化等
138     ndev->netdev_ops = &XXX_netdev_ops;
//NAPI注册，该功能使得一个接收或者发送中断可以发送多个数据包，这样提高数据包的收发效率。
139     ndev->watchdog_timeo = XXX_TX_WATCHDOG;
140     netif_napi_add(ndev, &lp->napi, XXX_napi, XXX_NAPI_WEIGHT);
//解析设备树，获得MAC地址
142     macaddr = of_get_mac_address(pdev->dev.of_node);
143     if (macaddr)
144         memcpy(ndev->dev_addr, macaddr, ETH_ALEN);
145 
146     if (!is_valid_ether_addr(ndev->dev_addr))
147         eth_hw_addr_random(ndev);
//设置设备不可用状态
149     XXX_disable(lp);
153     if (gpio_is_valid(lp->rst_gpio))
154         gpio_set_value_cansleep(lp->rst_gpio, lp->rst_gpio_active);
//ethtool工具支持
156     SET_ETHTOOL_OPS(ndev, &XXX_ethtool_ops);
//注册网卡设备，138行提及的初始化成员ndo_init会被调用完成设备的初始化。
157     ret_val = register_netdev(ndev);
163     platform_set_drvdata(pdev, ndev);
164     dev_notice(&pdev->dev, "MAC Address[%pM].\n", ndev->dev_addr);
165 
166     return 0;
178 }
179 static const struct of_device_id XXX_eth_dt_ids[] = {
180     { .compatible = "XXX,eth" },
181     { /* sentinel */ }
182 };
183 static struct platform_driver XXX_driver = {
184     .probe      = XXX_drv_probe,
185     .remove     = XXX_drv_remove,
186     .driver = {
187         .name   = "XXX-eth",
188         .owner  = THIS_MODULE,
189         .of_match_table = XXX_eth_dt_ids,
190     },
191 };
192 
193 module_platform_driver(XXX_driver);

193module_platform_driver会创建module_init(XXX_driver)和module_exit(XXX_driver)两个宏，XXX_driver 的probe函数会被调用。

24~178都是XXX_drv_probe的内容。

这里的MAC控制器使用device-tree解析设备，这部分内容在《Linux系统启动那些事—基于Linux 3.10内核》有涉及，这里略过若干行。

struct net_device_ops {
//网络设备注册时会被调用
int (*ndo_init)(struct net_device *dev);  
//打开一个网卡，配置硬件使能，注册中断服务函数，使能NAPI，使能数据发送队列，初始化DMA，检测link状态，
//调用linkwatch_fire_event通知内核其它部分该事件,以让其它部分进行相应的处理，如路由表项的更新。启动PHY。
int (*ndo_open)(struct net_device *dev); 
//禁止发送、禁止NAPI，释放中断号，停止PHY、设备无载波调用linkwatch_fire_event通知内核其它部分该事件.
int (*ndo_stop)(struct net_device *dev);
//网络设备发送数据包函数，这部分是SOC息息相关的DMA和相关环形缓冲区的管理。
netdev_tx_t (*ndo_start_xmit) (struct sk_buff *skb,
  struct net_device *dev);
//MAC地址重置
int (*ndo_set_mac_address)(struct net_device *dev,
      void *addr);
//设备MAC地址合法性验证
int (*ndo_validate_addr)(struct net_device *dev)
//用户空间ioctl的内核支持。
int (*ndo_do_ioctl)(struct net_device *dev,
       struct ifreq *ifr, int cmd);
//网卡设备的管理
int (*ndo_set_config)(struct net_device *dev,
         struct ifmap *map);
//MTU変更
int (*ndo_change_mtu)(struct net_device *dev,
 int new_mtu);
//邻居设置
int (*ndo_neigh_setup)(struct net_device *dev,
  struct neigh_parms *);
//发送超时
void (*ndo_tx_timeout) (struct net_device *dev);
};
16.3 mdio总线初始化
driver/net/phy/mdio_bus.c
 91 static struct class mdio_bus_class = {
 92     .name       = "mdio_bus",
 93     .dev_release    = mdiobus_release,
 94 };
447 struct bus_type mdio_bus_type = {
448     .name       = "mdio_bus",
449     .match      = mdio_bus_match,
450     .pm     = MDIO_BUS_PM_OPS,
451     .dev_attrs  = mdio_dev_attrs,
452 };
453 EXPORT_SYMBOL(mdio_bus_type);
454 
455 int __init mdio_bus_init(void)
456 {
457     int ret;
458 
459     ret = class_register(&mdio_bus_class);
460     if (!ret) {
461         ret = bus_register(&mdio_bus_type);
462         if (ret)
463             class_unregister(&mdio_bus_class);
464     }
465 
466     return ret;
467 }

459在/sys/class/目录下注册一个mdio_bus类，mdiobus_release是删除这个类的方法。用户空间可以通过这个类得到mdio总线的信息。

461注册一个驱动核心层，bus_register注册mdio总线，后面PHY设备和PHY设备驱动会被挂载在这个总线上，I2C等总线也是调用这个接口进行注册的。

还记得上一节的XXX_drv_probe函数的第118行的of_mdiobus_register函数不？这个函数注册mii总线并且根据设备树创建PHY设备。

 33 int of_mdiobus_register(struct mii_bus *mdio, struct device_node *np)
 34 {
 35     struct phy_device *phy;
 36     struct device_node *child;
 37     const __be32 *paddr;
 38     u32 addr;
 39     bool is_c45, scanphys = false;
 40     int rc, i, len;
 41 
//禁止自举探测，因为在设备树中已经有PHY设备的信息了。
 44     mdio->phy_mask = ~0;
 45 
//清除PHY设备的中断。
 47     if (mdio->irq)
 48         for (i=0; iirq[i] = PHY_POLL;
//获得PHY在设备树中的节点
 51     mdio->dev.of_node = np;
//这里的mdiobus_register并不是总线的注册，而是调用mdiobus_scan扫描PHY设备，但是对于设备树方法会跳过mdiobus_scan方法，因为PHY设备的相关信息已经存放在设备树的节点里了。得到PHY设备后将其挂接到mii总线上。
 54     rc = mdiobus_register(mdio);
 55     if (rc)
 56         return rc;
 57 
 58     /*59~108 循环子节点，为存在的每一个PHY创建一个phy_device表示结构体 */
 59     for_each_available_child_of_node(np, child) {
//PHY地址，一个mii总线最多支持32个PHY设备，所以这里的值为0~31。
 61         paddr = of_get_property(child, "reg", &len); 
 68 
 69         addr = be32_to_cpup(paddr); 
//802.3-c45和802.3-c22两种标准的PHY ID读取略有区别。
 82         is_c45 = of_device_is_compatible(child,
 83                          "ethernet-phy-ieee802.3-c45");
//验证PHY ID信息正确性。正确的话会调用phy_device_create创建phy_device结构体来表示PHY设备。这个结构体设置的信息主要有：
//速率、双工、link、以及将PHY状态设置为PHY_DOWN还创建一个内核守护进程，用于维护PHY状态变化。
 84         phy = get_phy_device(mdio, addr, is_c45);
//增加该节点的引用计数。
 95         of_node_get(child);
 96         phy->dev.of_node = child;
//得到了PHY的所有信息，这里注册PHY设备。主要是将mii总线上存放PHY设备的phy_map数组中，数组的索引是PHY的物理地址，最大是31。
 99         rc = phy_device_register(phy);
108     }
//114~161处理在PHY设备树中没有被赋予地址的PHY设备的初始化。过程同上。
114     for_each_available_child_of_node(np, child) {
115         /* Skip PHYs with reg property set */
116         paddr = of_get_property(child, "reg", &len);
117         if (paddr)
118             continue;
120         is_c45 = of_device_is_compatible(child,
121                          "ethernet-phy-ieee802.3-c45");
122 
123         for (addr = 0; addr < PHY_MAX_ADDR; addr++) {
124             /* skip already registered PHYs */
125             if (mdio->phy_map[addr])
126                 continue;
132             phy = get_phy_device(mdio, addr, is_c45);
133             if (!phy || IS_ERR(phy))
134                 continue;
143             /* Associate the OF node with the device structure so it
144              * can be looked up later */
145             of_node_get(child);
146             phy->dev.of_node = child;
147 
148             /* All data is now stored in the phy struct;
149              * register it */
150             rc = phy_device_register(phy);
157             dev_info(&mdio->dev, "registered phy %s at address %i\n",
158                  child->name, addr);
159             break;
160         }
161     }
162 
163     return 0;
164 }

16.3 PHY驱动

16.3.1 PHY初始化

PHY层的初始化，PHY驱动通常可以使用缺省内核PHY驱动，该驱动是按照ieee802.3协议规定的标准来设计的。

PHY层从driver/net/phy/phy_device.c文件开始。

1112 static struct phy_driver genphy_driver = {
1113     .phy_id     = 0xffffffff,
1114     .phy_id_mask    = 0xffffffff,
1115     .name       = "Generic PHY",
1116     .config_init    = genphy_config_init,
1117     .features   = 0,
1118     .config_aneg    = genphy_config_aneg,
1119     .read_status    = genphy_read_status,
1120     .suspend    = genphy_suspend,
1121     .resume     = genphy_resume,
1122     .driver     = {.owner= THIS_MODULE, },
1123 };
1124 
1125 static int __init phy_init(void)
1126 {
1127     int rc;
//mdio总线初始化
1129     rc = mdio_bus_init();
1130     if (rc)
1131         return rc;
//PHY设备注册。
1133     rc = phy_driver_register(&genphy_driver);
1134     if (rc)
1135         mdio_bus_exit();
1136 
1137     return rc;
1138 }
1139 
1146 subsys_initcall(phy_init);
1133是对driver_register的封装，该函数用于向mdio总线上注册genphy_driver，并扫描mdio总线，如果发现有没有驱动的设备，会使用这个驱动进行绑定，一个驱动可以对应多个设备。从其名称可以知道，这个驱动具有通用性。
include/uapi/linux/mii.h
#define MII_BMCR 0x00/* Basic mode control register */
#define MII_BMSR 0x01/* Basic mode status register  *
#define BMCR_ISOLATE 0x0400/* Isolate data paths from MII */
#define BMCR_PDOWN 0x0800/* Enable low power state      */
#define BMCR_ANENABLE 0x1000/* Enable auto negotiation     */
drivers/net/phy/phy_device.c
 976 int genphy_resume(struct phy_device *phydev)
 977 {
 978     int value;
 979 
 980     mutex_lock(&phydev->lock);
 981 
/*
*static inline int phy_read(struct mii_phy* phy, int reg)
*{
* return phy->mdio_read(phy->dev, phy->mii_id, reg);
*}
*/
 982     value = phy_read(phydev, MII_BMCR);
 983     phy_write(phydev, MII_BMCR, (value & ~BMCR_PDOWN));
 984 
 985     mutex_unlock(&phydev->lock);
 986 
 987     return 0;
 988 }

MII_BMCR寄存器的各位定义如下，其第十一个bit置位，以上电，唤醒PHY设备，其它的函数操作和这里的类似，参考手册就能看懂。就不再赘述了。

图：控制寄存器各bit定义,摘自ieee802.3 clause 22.2.4.1

16.3.2 PHY驱动实例

剩下一个问题就是驱动的编写了。

#define PHY_BASIC_FEATURES (SUPPORTED_10baseT_Half | \
SUPPORTED_10baseT_Full | \
SUPPORTED_100baseT_Half | \
SUPPORTED_100baseT_Full | \
SUPPORTED_Autoneg | \
SUPPORTED_TP | \
SUPPORTED_MII)
static int 8201f_config_init(struct phy_device *phydev)
{
int val;
u32 features;
/* For now, I'll claim that the generic driver supports
* all possible port types */
features =PHY_BASIC_FEATURES;
/* Do we support autonegotiation? */
val = phy_read(phydev, MII_BMSR);
if (val < 0)
return val;
if (val & BMSR_ANEGCAPABLE)
features |= SUPPORTED_Autoneg;
if (val & BMSR_100FULL)
features |= SUPPORTED_100baseT_Full;
if (val & BMSR_100HALF)
features |= SUPPORTED_100baseT_Half;
if (val & BMSR_10FULL)
features |= SUPPORTED_10baseT_Full;
if (val & BMSR_10HALF)
features |= SUPPORTED_10baseT_Half;
if (val & BMSR_ESTATEN) {
val = phy_read(phydev, MII_ESTATUS);
if (val < 0)
return val;
if (val & ESTATUS_1000_TFULL)
features |= SUPPORTED_1000baseT_Full;
if (val & ESTATUS_1000_THALF)
features |= SUPPORTED_1000baseT_Half;
}
phydev->supported = features;
phydev->advertising = features;
return 0;
}
int 8201f_config_aneg(struct phy_device *phydev)
{
int result;
if (AUTONEG_ENABLE != phydev->autoneg)
return genphy_setup_forced(phydev);
result = genphy_config_advert(phydev);
if (result < 0) /* error */
return result;
if (result == 0) {
/* Advertisment hasn't changed, but maybe aneg was never on to
* begin with?  Or maybe phy was isolated? */
int ctl = phy_read(phydev, MII_BMCR);
if (ctl < 0)
return ctl;
if (!(ctl & BMCR_ANENABLE) || (ctl & BMCR_ISOLATE))
result = 1; /* do restart aneg */
}
/* Only restart aneg if we are advertising something different
* than we were before.*/
if (result > 0)
result = genphy_restart_aneg(phydev);
return result;
}
static struct phy_driver 8201f_driver = {
        .phy_id         = 0x001cc810,
        .name           = "Realtack 8201f",
        .phy_id_mask    = 0x0ffffff0,
        .features       = PHY_BASIC_FEATURES,
        .config_init    = 8201f_config_init,
        .config_aneg    = 8201f_config_aneg,
        .read_status    = genphy_read_status,
        .driver         = { .owner = THIS_MODULE,},
};

static int __init 8201f_init(void)
{
        int ret;
        ret = phy_driver_register(&8201f_driver);
        if (ret)
           phy_driver_unregister(&8201f_driver);
        return ret;
}
static void __exit 8201f_exit(void)
{
        phy_driver_unregister(&8201f_driver);
}

module_init(8201f_init);
module_exit(8201f_exit);

16.3.3 PHY状态机

Windows桌面的右下角有个表示网络状态的图标，如果将无线网以及有线网从RJ45拔出，会发现显示网络图标的图标变成一个黄色三角形，三角形里面还有一个感叹号，如果将鼠标放上去，显示无网络访问，插上网线或者打开无线网，右下角的图标会显示连上网络信号的强度。这个过程就涉及到PHY的状态是如何的，并且还需要某种机制通知网络协议栈。这节就是Linux下PHY状态的管理，PHY状态的要比上连上和断开这两种状态多很多。

一个PC可以有多张网卡，每张网卡会对应一个PHY物理芯片，每一个PHY芯片状态会由一个PHY状态机管理，在注册PHY设备时这个状态机会被创建。其创建流程见图16.3.1。其起点of_mdiobus_register是在16.2节的XXX_drv_probe函数调用的。

图16.3.3 PHY状态机创建

INIT_DELAYED_WORK(&dev->state_queue,phy_state_machine);

其第一个参数传递一个delayed_work 类型的结构体。

struct delayed_work {
struct work_struct work;
struct timer_list timer;
};
#define INIT_DELAYED_WORK(_work, _func) \
do { \
INIT_WORK(&(_work)->work, (_func));\
init_timer(&(_work)->timer);\
} while (0)

phy_state_machine（）这个函数由上面注册的timer间隔一秒钟调用一次。

PHY各状态如下：

 DOWN：PHY设备和PHY驱动还未准备好，处于这个状态的PHY，probe方法将被调用，probe函数将PHY设置为STARTING或者READY状态。

STARTING：PHY设备正在启动，以太网驱动还未准备好。

READY：PHY已经初始化完毕，可以接收和发送数据包，但是控制器还没有。phy_probe()会设置这个状态。

PENDING：PHY设备正在启动中，以太网驱动已经准备好。phy_start()会设置这个状态。

UP：PHY和与之连接的MAC控制器已经可以工作，中断在这个状态下将是能。设置自协商AN的定时器。

AN：正在自协商link状态，当前link状态是down，phy_timer()在检测到PHY处于UP状态时会设置，在PHY使能了自协商时config_aneg（）会设置这个状态。

自协商结果：

没有link，状态设置成NOLINK，

有link，状态设置成RUNNING，调用adjust_link

超时，重试自协商

自协商未完成，且不支持magic_aneg，状态被设置成FORCING

NOLINK：PHY已经初始化完毕，但是物理链路并不存在（网线、光纤拔出）

timer注意到link通了，状态切到RUNNING

config_aneg切到AN

phy_stop切到HALTED状态

FORCING：PHY被强制设定

link已经可以工作，状态设置到RUNNING

link down，重试FORCING

phy_stop切到HALTED状态

RUNNING：PHY在接收、发送数据

当轮询PHY状态时timer会设置CHANGELINK标志，

irq会设置CHANGELINK

config_aneg切到AN

phy_stop切到HALTED状态

CHANGELINK：link状态改变

link连通，timer将状态设置为RUNNING

link不通，timer将状态设置为NOLINK

phy_stop切到HALTED状态

HALTED：PHY已经准备好，但是轮询和中断还未完成；或者PHY处于错误状态。

phy_start将状态设置为RESUMING

RESUMING：PHY处于HALTED状态，这里设置，让其再次运行。

FORCING或者AN完成时，状态将被设置为RUNNING

AN未完成，状态将被设置成AN

phy_stop将状态设置成HALTED

PHY设备状态以及各状态的设置函数如图16.3.2：

图16.3.2 PHY设备及状态管理函数

phy_state_machine会调用下面三个函数，其中netif_carrier_off、netif_carrier_on用于向内核通知链路层载波信号存不存在，至于检测工作，是由PHY芯片完成，PHY芯片的一个特性是自协商，也有一种叫switch的芯片也支持自协商，但是switch包含了多个PHY，PHY完成检测物理线路上是否有载波，PHY的检测是由硬件逻辑电路的状态机完成的。

netif_carrier_off
phy_aneg_done
netif_carrier_on

这里来看看一个物理芯片PHY状态发生改变是如何通知给CPU的。netif_carrier_on和netif_carrier_off都会判断PHY设备的载波状态，对于on，要设置载波状态，off则清除载波状态，然后调用linkwatch_fire_event发送事件给内核。linkwatch_fire_event的定义如下：

void linkwatch_fire_event(struct net_device *dev)
{
if (!test_and_set_bit(__LINK_STATE_LINKWATCH_PENDING, &dev->state)) {
linkwatch_add_event(dev);
} else if (!urgent)
return;

linkwatch_schedule_work(urgent);
}

在网络设备一节中提到完了设备的表示结构体是struct net_device,，其有一个字段是link_watch_list，该链表是用来存放link发生改变时的事件，所以__linkwatch_run_queue工做就是将发生link状态改变的事件的网络设备net_device的link_watch_list链表挂到lweventlist。lweventlist在net/core/link_watch.c一开始就声明的链表。

static LIST_HEAD(lweventlist);
static void linkwatch_add_event(struct net_device *dev)
{
if (list_empty(&dev->link_watch_list)) {
list_add_tail(&dev->link_watch_list, &lweventlist);
}

对linkwatch_event的调用被间接调用了，linkwatch_schedule_work调用schedule_delayed_work(&linkwatch_work,0);向系统全工作队列system_wq添加一项，就是下面DECLARE_DELAYED_WORK声明的delayed工作。

staticDECLARE_DELAYED_WORK(linkwatch_work, linkwatch_event);

linkwatch_event将被内核调度运行，函数如下：

static void linkwatch_event(struct work_struct *dummy)
{
rtnl_lock();
__linkwatch_run_queue(time_after(linkwatch_nextevent, jiffies));
rtnl_unlock();
}

__linkwatch_run_queue遍历lweventlist链表上产生link状态改变的设备，并将其从链表上移除，并清除net_device的__LINK_STATE_LINKWATCH_PENDING标志。然后发送NETDEV_CHANGE通知前面注册的netdev_chain通知链。