以太网芯片MAC和PHY的关系

小灰灰 2022-08-08 06:14 13阅读 0赞

<table style="line-height:28px; color:rgb(0,0,0); font-family:'Hiragino Sans GB W3','Hiragino Sans GB',Arial,Helvetica,simsun,u5b8bu4f53; font-size:16px; table-layout:fixed"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> 
    <div style="line-height:25px"> 
     <span style="line-height:28px">来源：网络 &nbsp; 原出处不详&nbsp;</span> 
    </div> 
    <div style="line-height:25px"> 
     <span style="line-height:28px"><br> </span> 
    </div> 
    <div style="line-height:25px"> 
     <span style="line-height:28px">PHY = Physical;&nbsp;<br> MAC= Media Address Access;<br> support MAC GMII mode，是主模式，PHY GMII mode 是从模式，<br> 他们是只能MAC GMII mode连接PHY GMII mode ，PHY GMII mode 直接不能直接连接，<br> PHY和MAC 是TCP/IP 七层中中的术语。PHY指物理层（第一层）。MAC在Data Link 层（第二层）<br> </span> 
    </div> 
    <div style="line-height:25px"> 
     <span style="line-height:28px">&nbsp; &nbsp;<br> </span> 
    </div> 
    <div style="line-height:25px"> 
     <span style="line-height:28px">问：如何实现单片</span> 
     <a href="http://www.ed-china.com/SEARCH/ART/%D2%D4%CC%AB%CD%F8.HTM" style="line-height:28px; text-decoration:none; color:rgb(73,59,112)" rel="nofollow"><strong><u><span style="color:#0000ff">以太网</span></u></strong></a> 
     <span style="line-height:28px">微控制器？</span> 
     <p style="line-height:28px; margin-top:0px; margin-bottom:10px; padding-top:0px; padding-bottom:0px"> 答：诀窍是将微控制器、以太网媒体接入控制器(<a href="http://www.ed-china.com/SEARCH/ART/MAC.HTM" style="text-decoration:none; color:rgb(73,59,112)" rel="nofollow"><u><span style="color:#0000ff">MAC</span></u></a>)和物理接口收发器(<a title="UWB掀起高潮,artimi CEO预言并购案明年频现!" href="http://www.ed-china.com/ART_8800017178_400001_500003_HN_d6132cca.HTM" style="text-decoration:none; color:rgb(73,59,112)" rel="nofollow"><u><span style="color:#0000ff">PHY</span></u></a>)整合进同一芯片，这样能去掉许多外接元器件。这种方案可使MAC和PHY实现很好的匹配，同时还可减小引脚数、缩小芯片面积。单片以太网微控制器还降低了功耗，特别是在采用掉电模式的情况下。</p> 
     <p style="line-height:28px; margin-top:0px; margin-bottom:10px; padding-top:0px; padding-bottom:0px"> <strong>问：以太网MAC是什么？</strong></p> 
     <p style="line-height:28px; margin-top:0px; margin-bottom:10px; padding-top:0px; padding-bottom:0px"> 答：MAC就是媒体接入控制器。以太网MAC由IEEE-802.3以太网标准定义。它实现了一个数据链路层。最新的MAC同时支持10Mbps和100Mbps两种速率。通常情况下，它实现MII接口。</p> 
     <p style="line-height:28px; margin-top:0px; margin-bottom:10px; padding-top:0px; padding-bottom:0px"> <strong>问：什么是MII？</strong></p> 
     <p style="line-height:28px; margin-top:0px; margin-bottom:10px; padding-top:0px; padding-bottom:0px"> 答：MII即媒体独立接口，它是IEEE-802.3定义的以太网行业标准。它包括一个数据接口，以及一个MAC和PHY之间的管理接口(图1)。数据接口包括分别用于发送器和接收器的两条独立信道。每条信道都有自己的数据、时钟和控制信号。MII数据接口总共需要16个信号。管理接口是个双信号接口：一个是时钟信号，另一个是数据信号。通过管理接口，上层能监视和控制PHY。</p> 
    </div> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**问：以太网PHY是什么？**

答：PHY是物理接口收发器，它实现物理层。IEEE-802.3标准定义了以太网PHY。它符合IEEE-802.3k中用于10BaseT(第14条)和100BaseTX(第24条和第25条)的规范。

**![2006SEP25_NC_NETD_TS_1F1.jpg][]**

**问：造成以太网MAC和PHY单片整合难度高的原因是什么？**

答：PHY整合了大量模拟硬件，而MAC是典型的全数字器件。芯片面积及模拟/数字混合架构是为什么先将MAC集成进微控制器而将PHY留在片外的原因。更灵活、密度更高的芯片技术已经可以实现MAC和PHY的单芯片整合。

**问： 除RJ-45接口外，还需要其它元件吗？**

答：需要其它元件。虽然PHY提供绝大多数模拟支持，但在一个典型实现中，仍需外接6、7只分立元件及一个局域网绝缘模块。绝缘模块一般采用一个1：1的变压器。这些部件的主要功能是为了保护PHY免遭由于电气失误而引起的损坏。

**问：10BaseT和100BaseTX PHY实现方式不同的原因何在？**

答：两种实现的分组描述本质上是一样的，但两者的信令机制完全不同。其目的是阻止一种硬件实现容易地处理两种速度。10BaseT采用曼彻斯特编码，100BaseTX采用4B/5B编码。

**问：什么是曼彻斯特编码？**

答：曼彻斯特编码又称曼彻斯特相位编码，它通过相位变化来实现每个位(图2)。通常，用一个时钟周期中部的上升沿表示“1”，下降沿表示“0”。周期末端的相位变化可忽略不计，但有时又可能需要将这种相位变化计算在内，这取决于前一位的值。

**问：什么是4B/5B编码？**

答：4B/5B编码是一种块编码方式。它将一个4位的块编码成一个5位的块。这就使5位块内永远至少包含2个“1”转换，所以在一个5位块内总能进行时钟同步。该方法需要25%的额外开销。

**网卡的MAC和PHY**

网卡工作在osi的最后两层，物理层和数据链路层，物理层定义了数据传送与接收所需要的电与光信号、线路状态、时钟基准、数据编码和电路等，并向数据链路层设备提供标准接口。物理层的芯片称之为PHY。数据链路层则提供寻址机构、数据帧的构建、数据差错检查、传送控制、向网络层提供标准的数据接口等功能。以太网卡中数据链路层的芯片称之为MAC控制器。很多网卡的这两个部分是做到一起的。他们之间的关系是pci总线接mac总线，mac接phy，phy接网线（当然也不是直接接上的，还有一个变压装置）。  
  
  
PHY和MAC之间是如何传送数据和相互沟通的。通过IEEE定义的标准的MII/GigaMII(Media Independed Interfade，介质独立界面)界面连接MAC和PHY。这个界面是IEEE定义的。MII界面传递了网络的所有数据和数据的控制。

[2006SEP25_NC_NETD_TS_1F1.jpg]: /images/20220805/d601b3b1f6ab45b2809d16fec54ba7ae.png