Linux ARM平台开发系列讲解（网络篇）1.1 SMI 接口（MDIO）及其协议讲解

1. 嵌入式以太网组成

嵌入式以太网的硬件，分为两块，第一是MAC，第二是PHY。当然，在调试以太网以前，CPU和DDR、相关总线都要工作正常。MAC和PHY之间，有两个接口，第一是数据接口，可能是MII、GMII、RGMII、SGMII等；第二是管理接口，MDIO总线。数据接口用于传输数据。对RGMII而言，如果以太网工作在1000M，频率是125MHz；如果以太网工作在100M，频率是25MHz。MDIO是类似IIC的总线，MAC提供时钟MDC，数据线MDIO是双向的，既可以读PHY的寄存器，也可以写PHY的寄存器。

2. SMI

2.1 SMI接口

• 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。

• MDC 为SMI通信提供时钟，可达到几MHZ，具体使用情况根据设备而定。

• MDIO 数据的双向输入输出总线，与MDC时钟同步。

2.2 SMI协议

2.2.1 概述

MDIO前后有两种协议， 包括之前的Clause22 以及之后为了弥补Clause22 寄存器空间不⾜⽽出的Clause45， Clause 45 向前兼容

2.2.2.1 Clause22

• Clause22 时序图

STA：Station Management
MMD：MDIO Managed Device
PRE：帧前导码，为32个连续“1”⽐特。
ST：帧开始标志， Clause22 的开始标志为⽐特“01”。
OP：操作码，CL22中⽐特“10”表⽰此帧为⼀读操作帧，⽐特“01”表⽰此帧为⼀写操作帧。
PHYAD：MMD的物理地址，5个⽐特，每个MMD都把⾃⼰的地址与这5个⽐特进⾏⽐较，若匹配则响应后⾯的操作，若不匹配，则忽略掉后⾯的操作。
REGAD：⽤来选MMD的32个寄存器中的某个寄存器的地址。
TA：状态转换域，若为读操作，则第⼀⽐特时MDIO为⾼阻态，第⼆⽐特时由MMD使MDIO置“0”。若为写操作，则MDIO仍由STA控制，连续输出“10”两个⽐特。
DATA：帧的寄存器的数据域，16⽐特，若为读操作，则为MMD送到STA的数据，若为写操作，则为STA送到MMD数据。
IDLE：帧结束后的空闲状态，此时MDIO⽆源驱动，处⾼阻状态。

2.2.2.2 Clause45

• Clause45 时序图


STA： Station Management
  MMD： MDIO Managed Device
  PRE： 帧前导码，为32个连续“1”⽐特。
  ST： 帧开始标志， 为了区别CL22，Clause45 的开始标志为⽐特“00”。
  OP： 操作码，Clause45有4种操作码，⽐特“00”表⽰设置当前寄存器地址，⽐特“01”表⽰写当前寄存器。⽐特“10”表⽰读当前寄存器，⽐特“11”表⽰读当前寄存器读完后把当前寄存器的值加1，⽤于顺序读。
  PRTAD：Port Address，端⼝地址， 也称物理地址。
  DEVAD：器件地址，CL45新增概念，各值与器件对应如下。
  REGAD：⽤来选MMD的65536个寄存器中的某个寄存器的地址。
  TA： 状态转换域，若为读操作，则第⼀⽐特时MDIO为⾼阻态，第⼆⽐特时由MMD使MDIO置“0”。若为写操作，则MDIO仍由STA控制，连续输出“10”两个⽐特。
  DATA：帧的寄存器的数据域，16⽐特，若为读操作，则为MMD送到STA的数据，若为写操作，则为STA送到MMD数据。
  IDLE： 帧结束后的空闲状态，此时MDIO⽆源驱动，处⾼阻状态。

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