MDC/MDIO通信时序图

MDC/MDIO接口定义

SMI：串行管理接口（Serial Management Interface），也被称作MII管理接口（MII Management Interface），包括MDC和MDIO两条信号线。MDIO是一个PHY的管理接口，用来读/写PHY的寄存器，以控制PHY的行为或获取PHY的状态，MDC为MDIO提供时钟。

MDIO原本是为MII总线接口定义的，MII用于连接MAC和PHY，包含两种信号接口：

1. 一个数据接口用于MAC和PHY之间接收和发送以太网帧数据。

2. 一个PHY管理接口，即MDIO，用于读写每个PHY的控制寄存器和状态寄存器，以达到控制PHY行为和监控PHY状态的目的。

MDIO是双向的，只支持一个MAC连接最多32个PHY的连接方式，且MAC作为master，PHY作为slave。在写PHY寄存器的时候，由MAC驱动MDIO向PHY写入数据；在读PHY寄存器时，前半段由MAC驱动发送寄存器地址，后半段由PHY驱动回复寄存器的值。

MDC要求由MAC输出，是非周期性的，即不要求提供固定频率的时钟，对于PHY芯片则作为输入，以在上升沿触发MDIO的读写。MDC的时钟频率可以是DC-2.5MHz，即最小的时钟周期为400ns。MDC支持的最大时钟频率根据具体PHY决定。

MDC/MDIO时序图

读写的时序如下图所示

Preamble+Start：32bits的前导码以及2bit的开始位。

OP Code：2bits的操作码，10表示读，01表示写。

PHYAD：5bits的PHY地址，一般PHY地址从0开始顺序编号，例如6口switch中PHY地址为0-5。

REGAD：5bits的寄存器地址，即要读或写的寄存器。

Turn Around：2bits的TA，在读命令中，MDIO在此时由MAC驱动改为PHY驱动，并等待一个时钟周期准备发送数据。在写命令中，不需要MDIO方向发生变化，则只是等待两个时钟周期准备写入数据。

Data：16bits数据，在读命令中，PHY芯片将读到的对应PHYAD的REGAD寄存器的数据写到Data中，在写命令中，MAC将要写入对应PHYAD的REGAD寄存器的值写入Data中。

Idle：空闲状态，此时MDIO无源驱动，处高阻状态，但一般用上拉电阻使其处在高电平，上拉电阻一般为1.5K。

（1）MAC读取PHY的寄存器

（2）MAC向PHY的寄存器写入数据

 需要注意的是，为了保证PHY能准确采样，当MAC向MDIO写数据的时候，需要在MDC的上升沿之前就把数据写到MDIO上，要求等待10ns以上再发出一个MDC的上升沿。而为了保证MAC能准确采样，当PHY向MDIO写数据时，这个clock-to-data的delay时间范围可以是0-300ns（小于上面提到的400ns）。这个规定使接口的实现变得简单，但一定程度上限制了总线带宽。

读写波形示例

(A) 向PHY地址为00001 中的寄存器地址为01001寄存器写入数据 0x0264

如上图所示，MDIO波形为 ：0101  00001  01001  10  0000001001100100

（B）然后现在去读这个写入的数据是否正确

如上图所示，MDIO波形为 ：0110  00001  01001  z0  0000001001100100,说明是正确的

还有值得一提的是，当MDC/MDIO需要中转时，有可能会有其他处理，对比地址等，这样会占用一定时间，导致把数据写入到MDIO后，时钟的上升沿已经过了，造成通信失败，解决的办法是：通过中转芯片提升MDC的时钟频率，加快读写，在主MAC的MDC上升沿之前把数据写入到主MDIO中。如下图所示：

最后，祝各位生活愉快，大家有什么疑问可以随时咨询我。