什么是Pause帧？以太网MAC的pause流控介绍

1、什么是Pause帧

Pause帧是一种报文类型。在IEEE802.3协议中规定中，pause帧是一种控制帧，用于控制数据流停止发送，在MAC 发送侧产生，在MAC接收侧解析并执行。当此端设备输入数据量过大，无法及时处理时会在此端发送侧MAC产生pause帧，发给对端，要求对端在一定时间内停止发送数据。

Pause报文由IEEE802.3协议规定，与标准以太帧格式相似：

DA表示目的地址，地址数据固定为0x180c2000001

SA表示源地址 地址由发送方确定

TYPE为报文类型字段，固定为0X8808

OPCODE为操作码，固定为0X0001

PAUSE_TIMING字段为上游MAC停止发送数据的时间，每单位为512bit传输时间，数值为16’d1024表示暂停时间为MAC传输1024*512bit数据所需要的时间

PAD：为填充字段，所有值为0

FCS: 为校验字段，通常为CRC校验值

2、Pause帧的流程过程

如图所示，左侧为本端芯片，右侧为对端芯片。MAC0和MAC1都包含发送侧tx和接收侧rx。左侧芯片内部mac上游模块A与mac0发送侧有流控信号fc_rdy。信号高表示模块A无法及时处理输入数据，需要进行流控。为了方便突出重点，图中省略了PCS以及serdes等模块。

流程处理如下：

1~2步：对端mac1发送数据给mac0接收侧，进行发送到模块A

3步：模块A无法及时处理输入的数据，需要减少数据输入，从而将fc_rdy拉高。

4步：mac0发送侧tx发现流控信号fc_rdy为高，产生pause帧，发送给mac1接收侧。只要fc_rdy为高，mac0发送侧tx每隔一段时间发送一个pause帧，间隔时间由配置寄存器控制。间隔时长计算由计数器counting计算。Pause帧内停止发送数据的时间由另外一个配置寄存器控制。只要fc_rdy为高期间，mac0发送侧不发送普通数据。

5步：mac1接收侧rx接收到pause报文后，提取pause帧内包含的暂停时间，产生流控信号fc通知MAC发送侧上游模块module B停止发送数据

678：mac1 TX侧在暂停时间内，停止发送数据。MAC0 TX侧可能会发起多个Pause帧。一旦模块A处理完之前的数据后将fc_rdy拉低，则进入第9步

9:步：第9步分2种情况。

情况1：fc_rdy拉低，并且counting在计数没有到一个间隔周期，此时发送pause帧，但是帧内暂停时间为0. Mac1接收到pause帧后，控制tx控制立即开始发送数据。

情况2：fc_rdy拉低的同时，counting正好计数到一个间隔周期，此时不发送pause帧。等到上一个pause帧的暂停时间到达后，mac1发送侧tx继续发送数据。

3、pause帧处理协议强制要求

1）pause的产生发送过程不能中断一个完整的数据报文。即在第4步中，fc_rdy拉高后，首先mac0 tx侧需要判断当前是否正常数据报文在传输。如果有，则需要在当前数据报文传输完成后才能发送pause帧。也就是说在发送过程中，只能在完整数据报文的间隙插入pause帧。

2）新的pause报文暂停时间会覆盖上一个暂停时间。对mac1来说，当mac1接收到新的pause帧后，暂停时间以最新时间为准。