PHY的管理接口MDIO/MDC时序图解析

MDC/MDIO接口是为MII总线接口定义的，在802.3协议clause 22中有详细的介绍，MII用于连接MAC和PHY,包含两种信号：

1.数据接口，用于MAC和PHY之间接收和发送以太网数据

2.一个PHY管理接口，即MDIO接口，用于读写PHY的控制寄存器和状态寄存器。

本文主要描述PHY的管理接口,MDIO/MDC.

MDIO总线只支持 MAC作为主设备，PHY作为从设备。MIDO支持两种时序，分别为Clause 22和Clause 45.

MDIO clause 22 是 MDIO 使用的一种信号时序，在这个信号时序模式，MAC 先向 MDIO 信号线上拍 32 个周期，接着传输 16 bit 的控制位。16 个信号位包含了两个开始位， 2 个访问控制位，5 bits 的 PHY 地址，5 bits 的寄存器地址，以及 2 bits 的翻转位。 当进行写操作的时候，MAC 在接下来的周期中提供地址和数据；当进行读操作的时候， PHY 会翻转 MDIO 之后向 MDIO 信号线上发送数据。

MDIO也支持 Clause 45时序，其是 Clause 22的拓展协议。与 Clause 22不同的是， 16位中的起始位：Clause 22是 00， 而 Clause 45是 01.

MDC (Management Data Clock), MDC是由MAC管理实体输出给PHY，作为管理数据MDIO的参考时钟信号，在上升沿触发MDIO的读写。MDC是一个非周期性的信号，最小时钟周期为400ns，与MII中的TX_CLK和RX_CLK无关。

MDIO(Management Data Input Output)，MDIO是一个双向信号线，用来传输PHY的控制和状态信息。控制信息由MAC驱动，状态信息有PHY驱动。MDIO信号线初始为三态，由MAC或者PHY来驱动信号。

MDC/MDIO时序图

当MDIO由MAC驱动的时候，MAC芯片提供最小10ns的建立时间和最小10ns的保持时间。

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。

当MDIO由PHY芯片驱动时候，由MAC芯片在MDC的上升沿进行采样。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）。

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。

Marvel CN71XX的SMI电路图

CN71XX的CPU有两个SMI的管理接口，其中SMI0连接到了BCM54210的PHY芯片。