88E1111 100BASE-T百兆工程(part2--完)

88E1111 GMII接口配置百兆

前言：
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上一篇博客介绍了88E1111的相关内容，本次设计需要将原本千兆的88E1111配置成为百兆。
	https://blog.csdn.net/qq_43222996/article/details/106207147

一.Control Register - Copper寄存器介绍与配置

1.Control Register - Copper寄存器介绍

主要内容摘自文章《以太网PHY寄存器分析》；

寄存器0是PHY控制寄存器，通过Control Register可以对PHY的主要工作状态进行设置。Control Register的每一位完成的功能见表2。

Reset：
Bit15控制的是PHY复位功能，在该位置写入1实现对PHY的复位操作。复位后该端口PHY的其他控制、状态寄存器将恢复到默认值，每次PHY复位应该在0.5s的时间内完成，复位过程中Bit15保持为1，复位完成之后该位应该自动清零。
一般要改变端口的工作模式（如速率、双工、流控或协商信息等）时，在设置完相应位置的寄存器之后，需要通过Reset位复位PHY来使配置生效。

Loopback：
Loopback是一个调试以及故障诊断中常用的功能，Bit14置1之后，PHY和外部MDI的连接在逻辑上将被断开，从MAC经过MII/GMII（也可能是其他的MAC/PHY接口）发送过来的数据将不会被发送到MDI上，而是在PHY内部（一般在PCS）回环到本端口的MII/GMII接收通道上，通过Loopback功能可以检查MII/GMII以及PHY接口部分是否工作正常，对于端口不通的情况可用于故障定位。需要注意的是，很多时候PHY设置Loopback后端口可能就Link down了，MAC无法向该端口发帧，这时就需要通过设置端口Force Link up才能使用Loopback功能。

Speed Selection：
Bit13和Bit6两位联合实现对端口的速率控制功能，具体的对应关系祥见表2。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，如果自动协商设置为Enable状态，则该设置不起作用；并且，对Speed Selection的修改设置，往往需要复位端口才能配置生效。因此在设置该位置的时候需要检查自动协商的设置并通过Bit15复位端口。

Auto-Negotiation Enable：
自动协商（AN）开关。设置为1表示打开AN功能，端口的工作模式通过和连接对端进行AN来确定。如果设置为0则AN功能关系，端口的工作模式通过Control Register相应位置的配置决定。必须注意的是，对于1000BASE-T接口,自动协商必须打开。

Power Down：
端口工作开关。设置为1将使端口进入Power Down模式，正常情况下PHY在Power Down模式其MII和MDI均不会对外发送数据。Power Down模式一般在软件shut down端口的时候使用，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。

Isolate：
隔离状态开关。改位置1将导致PHY和MII接口之间处于电气隔离状态，除了
MDC/MDIO接口的信号外，其他MII引脚处于高阻态。IEEE802.3没有对Isolate 时MDI接口的状态进行规范，此时MDI端可能还在正常运行。Isolate在实际应用中并没有用到。并且，值得注意的是，由于目前很多百兆的PHY芯片其MAC接口主流的都是SMII/S3MII，8个端口的接口是相互关联的，一个端口设置Isolate可能会影响其他端口的正常使用，因此在使用中注意不要随意更改bit10的状态。

Restart Auto-Negotiation ：
重新启动自动协商开关。Bit9置1将重新启动端口的自动协商进程，当然前提是Auto-Negotiation Enable是使能的。一般在修改端口的自动协商能力信息之后通过Bit9置1重新启动自动协商来使端口按照新的配置建立link。

Duplex Mode：
双工模式设置。Bit8置1端口设置为全双工，置0则端设置为半双工，与Speed Selection的设置一样，Duplex Mode的设置只有在自动协商关闭的情况下才起作用，如果自动协商设置为Enable状态，则该设置不起作用，端口的双工模式根据AN结果来定。对Duplex Mode的修改配置也需要复位端口才能生效。

Collision Test：
冲突信号（COL）测试开关。在需要对COL信号进行测试时，可以通过Bit7置1，这时PHY将输出一个COL脉冲以供测试。实际测试操作中也可以将端口配置为半双工状态，通过发帧冲突来测试COL信号，因此该配置实用价值不大。

### 2.寄存器配置

下面给出本次采用的配置：

```verilog
{Phy芯片地址,要配置的寄存器编号,配置的内容}
	注意：DE2的工程里面首先会先选择页，可能是因为默认第0页的缘故，这里不选择页
配置的也是“Control Register - Copper”寄存器，而不是“Control Register - Fiber”寄存
器

{5'b10010,5'b0000,16'h2100}//配置为百兆，全双工，关闭自协商
{5'b10010,5'b0000,16'ha100}//软件复位

3.寄存器配置的注意事项

配置时的注意事项：

1.之前实验的时候，一直出现配置无效的情况，最后发现，在88E1111芯片刚上电后，需
要等待至少10ms的时间，再去写寄存器在可以让配置生效。
2.软件复位的时候，寄存器其他位的值不要有变化。
3.PC端如下图所示，需要对应的配置成百兆全双工，而不能是自动侦测。

二.Status Register - Copper寄存器介绍与配置

1.Status Register - Copper寄存器介绍

主要内容摘自文章《以太网PHY寄存器分析》；

寄存器1是PHY状态寄存器，主要包含PHY的状态信息，大多数bit的值都是由芯片厂家确定的，每一个bit的功能在表3种已有详细说明。其中指示PHY所具有的工作模式能力的寄存器不再多讲，值得注意的有以下几位。

Auto-Negotiation Complete：
AN完成状态指示位。Bit5指示的是端口AN进程是否完成的状态位。在AN Enable的情况下，Bit5=1表示自动协商进程已经成功结束，此时PHY的其他和Link状态相关的寄存器才是正确可靠的。如果AN进程没有完成，则这些状态信息可能是错误的。在调试以及异常故障处理时，可以通过该位寄存器的状态判断AN是否成功，从而进一步的检查AN相关的设置是否正确，或者芯片的AN功能是否正常等。

Remote Fault：
远端错误指示位。Bit4=1代表连接对端（Link Partner）出错，至于出错的具体类型以及错误检测机制在规范中并没有定义，由PHY的制造商自由发挥，一般的厂商都会在其他的寄存器（Register16-31由厂商自行定义）指示比较详细的错误类型。在与端口相关的故障查证中，Remote Fault是一个重要的指示信息，通过互联双方的Remote Fault信息（可能要加上其他的具体错误指示），可以帮助定位故障原因。

Link Status：
Link状态指示位。Bit2=1代表端口Link up，0则代表端口Link down。实际应用中一般都是通过Bit2来判断端口的状态。

2.寄存器的读取与结果

1.寄存器读取
	{Phy芯片地址,要读取的寄存器编号}
	{5'b10010,5'b0001}//该寄存器编号为1

2.该寄存器是只读寄存器，这里给出我读出的值:
	"16'h794D"

三.结果验证

1.抓取Control Register - Copper寄存器

2.抓取Status Register - Copper

3.抓取以太网帧

4.LoopBack实验