PHY芯片介绍讲解
网络接口MII和PHY芯片
网络接口MII和PHYPHY指物理层，OSI的最底层。
一般指与外部信号接口的芯片。
以太网PHY芯片网络中最基础的部件是什么?不是交换机也不是路由器，而是小小的不起眼但又无处不在的网卡。
如果在5年前，或许网卡与您无关，但在如今这网络的时代，无论是上网冲浪还是联网玩游戏，都离不开网卡，更何况，就算您不食人间烟火，多数主板上也会为您集成一块板载网卡。
所以，对于想迈入网络之门的读者而言，先认识网卡，会让您在进行各种网络应用时更得心应手。
一、网卡的主要特点网卡(Network Interface Card，简称NIC)，也称网络适配器，是电脑与局域网相互连接的设备。
无论是普通电脑还是高端服务器，只要连接到局域网，就都需要安装一块网卡。
如果有必要，一台电脑也可以同时安装两块或多块网卡。
电脑之间在进行相互通讯时，数据不是以流而是以帧的方式进行传输的。
我们可以把帧看做是一种数据包，在数据包中不仅包含有数据信息，而且还包含有数据的发送地、接收地信息和数据的校验信息。
一块网卡包括OSI模型的两个层——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。
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。
网卡的功能主要有两个:一是将电脑的数据封装为帧，并通过网线(对无线网络来说就是电磁波)将数据发送到网络上去;二是接收网络上其它设备传过来的帧，并将帧重新组合成数据，发送到所在的电脑中。
网卡能接收所有在网络上传输的信号，但正常情况下只接受发送到该电脑的帧和广播帧，将其余的帧丢弃。
然后，传送到系统CPU做进一步处理。
当电脑发送数据时，网卡等待合适的时间将分组插入到数据流中。
接收系统通知电脑消息是否完整地到达，如果出现问题，将要求对方重新发送。
二、图解网卡以最常见的PCI接口的网卡为例，一块网卡主要由PCB线路板、主芯片、数据汞、金手指(总线插槽接口)、BOOTROM、EEPROM、晶振、RJ45接口、指示灯、固定片等等，以及一些二极管、电阻电容等组成。
常见PHY芯片品牌介绍
常见PHY芯片品牌介绍2008-01-07 11:39目前市场上百兆交换机是一个非常成熟的产品，各个芯片公司对自己的产品都进行了多次的优化和精简。
总的来说规格和性能方面都能满足作为2层傻瓜型交换机的应用。
一些主要的技术指标也基本相同。
所有公司的芯片都可以支持10/100M自适应；全线速交换；支持线序交叉功能。
下面我们将深入分析目前市场上采用的百兆交换机方案：1．Realtek 公司Realtek 公司相信大家比较熟悉，市场上百兆网卡大多采用他们公司8139芯片。
作为一个网络低端市场的芯片供应商16口和24口百兆交换机也是他们主推的产品。
Realtek公司百兆交换机方案的芯片型号为：RTL8316 + RTL8208;24口RTL8324 + RTL8208。
Realtek公司采用的是MAC（媒介控制芯片）与PHY（物理层芯片）相分离的架构。
RTL8316和RTL8324是MAC （媒介控制芯片），RTL8208是8口的PHY（物理层芯片）。
RTL8316 集成4 M 位DRAM缓存用于数据包存储转发；RTL8324集成4 M 位缓存。
这个缓存的大小对于交换机处理数据的能力有着很大的影响！RTL8316和RTL8324 MAC地址表的深度为8K！2．ICPlus公司ICPlus公司也是台湾一家有着多年历史的网络芯片生产商。
ICPlus公司百兆交换机方案的芯片型号为：IP1726 + IP108。
同样ICPlus公司也采用MAC（媒介控制芯片）与PHY（物理层芯片）相分离的架构。
IP1726是MAC（媒介控制芯片），IP108是8口的PHY（物理层芯片）。
IP1726集成1.5 M 位缓存用于数据包存储转发。
IP1726 MAC地址表的深度为4K！3．Admtek公司Admtek公司今年已经被德国英飞凌公司收购，实际上应该是德国公司。
Admtek公司百兆交换机方案的芯片型号为：ADM6926 + ADM7008。
phy芯片的125m时钟输出原理
PHY芯片是指物理层接口芯片，用于实现计算机网络中的物理层通信功能。
PHY芯片的125m时钟输出原理是指PHY芯片通过自己的内部电路，将125m时钟信号输出到外部接口，用于同步通信设备之间的数据传输。
本文将从以下几个方面详细介绍PHY芯片的125m时钟输出原理：1. 125m时钟的作用125m时钟是网络设备中非常重要的时钟信号之一，它用于同步整个网络中的各个设备，确保数据传输时的时序一致性。
在以太网等网络协议中，125m时钟被广泛应用于PHY芯片和交换机等设备之间的数据传输。
2. PHY芯片的125m时钟输出接口PHY芯片通常会提供125m时钟输出接口，用于向其他设备提供时钟信号。
这个接口通常是一个单独的引脚或者信号线，可以直接连接到其他设备的时钟输入端口。
3. 125m时钟输出的实现原理PHY芯片内部通常会使用高稳定性的晶振和时钟电路来产生125m的时钟信号。
这个时钟信号经过内部的时钟分频和输出电路处理后，会输出到PHY芯片的125m时钟输出接口上，作为物理层数据传输的时钟参考。
4. 125m时钟输出的调节和控制PHY芯片通常会提供一定的调节和控制功能，用来调节和控制125m时钟输出的频率和相位。
这样可以确保时钟信号与其他设备时钟信号的同步性，并且可以满足不同网络环境下的时钟要求。
5. 125m时钟输出的应用PHY芯片的125m时钟输出通常会被连接到其他设备的时钟输入端口，用于同步数据传输。
在以太网、光纤通信等网络中，125m时钟信号的稳定性和准确性对整个网络的数据传输效果起着至关重要的作用。
总结：PHY芯片的125m时钟输出原理是通过内部电路产生和处理125m的时钟信号，并将其输出到外部接口，用于同步网络中的各个设备。
在网络通信中，时钟信号的稳定性和准确性对数据传输的成功与否至关重要。
了解和掌握PHY芯片的125m时钟输出原理，对于网络通信领域的从业者来说是非常重要的。
6. 125m时钟输出的特点PHY芯片产生的125m时钟信号通常具有高稳定性、低抖动和低相位噪声的特点。
以太网PHY芯片
/iawitfkso/blog/item/5b2155c2318598bd8326ac71.html
2011-3-27
以太网PHY芯片_iawitfkso的空间_空间Page 2 of 3
RTL8111(LOM、PCI Express)系列，VIA的VT612*系列等等。 Marvell的88E8001千兆芯片
网卡要与电脑相连接才能正常使用，电脑上各种接口层出不穷，这也造成了网卡所采用的总线接口类型纷呈。此外，提到
总线接口，需要说明的是人们一般将这类接口俗称为“金手指”，为什么叫金手指呢?是因为这类插卡的线脚采用的是镀钛金 (或其它金属)，保证了反复插拔时的可*接触，既增大了自身的抗干扰能力又减少了对其他设备的干扰。 为了方便您了解，下面我们就分别来图解一下常见的各种接口类型的网卡。
①ISA接口网卡 ISA是早期网卡使用的一种总线接口，ISA网卡采用程序请求I/O方式与CPU进行通信，这种方式的网络传输速率低，CPU资
●网线接口 在桌面消费级网卡中常见网卡接口有BNC接口和RJ-45接口(类似电话的接口)，也有两种接口均有的双口网卡。接口的选择
与网络布线形式有关，在小型共享式局域网中，BNC口网卡通过同轴电缆直接与其它计算机和服务器相连;RJ-45口网卡通过双 绞线连接集线器(HUB)或交换机，再通过集线器或交换机连接其它计算机和服务器。 目前BNC接口这种接口类型的网卡已很少见，主要因为用细同轴电缆作为传输介质的网络就比较少及组网方式问题较多有关。 RJ-45是8芯线，而电话线的接口是4芯的，通常只接2芯线(ISDN的电话线接4芯线);但大家可以仔细看看，其实10M网卡的RJ45插口也只用了1、2、3、6四根针，而100M或1000M网卡的则是八根针都是全的，这也是区别10M和100M网卡的一种方法(见 上图8)。 ●传输介质类型
常见PHY芯片品牌介绍
常见 PHY芯片品牌介绍2019-01-07 11:39目前市场上百兆交换机是一个非常成熟的产品，各个芯片公司对自己的产品都进行了多次的优化和精简。
总的来说规格和性能方面都能满足作为2层傻瓜型交换机的应用。
一些主要的技术指标也基本相同。
所有公司的芯片都可以支持10/100M自适应；全线速交换；支持线序交叉功能。
下面我们将深入分析目前市场上采用的百兆交换机方案：1．Realtek 公司Realtek 公司相信大家比较熟悉，市场上百兆网卡大多采用他们公司8139芯片。
作为一个网络低端市场的芯片供应商16口和24口百兆交换机也是他们主推的产品。
Realtek公司百兆交换机方案的芯片型号为： RTL8316 + RTL8208;24口 RTL8324 + RTL8208。
Realtek公司采用的是MAC（媒介控制芯片）与 PHY（物理层芯片）相分离的架构。
RTL8316和RTL8324是MAC（媒介控制芯片），RTL8208是8口的PHY（物理层芯片）。
RTL8316 集成4 M 位DRAM 缓存用于数据包存储转发；RTL8324集成4 M 位缓存。
这个缓存的大小对于交换机处理数据的能力有着很大的影响！RTL8316和RTL8324 MAC地址表的深度为8K！2．ICPlus公司ICPlus公司也是台湾一家有着多年历史的网络芯片生产商。
ICPlus公司百兆交换机方案的芯片型号为：IP1726 + IP108。
同样ICPlus公司也采用MAC（媒介控制芯片）与 PHY（物理层芯片）相分离的架构。
IP1726是MAC（媒介控制芯片），IP108是8口的PHY（物理层芯片）。
IP1726集成1.5 M 位缓存用于数据包存储转发。
IP1726 MAC地址表的深度为4K！3．Admtek公司Admtek公司今年已经被德国英飞凌公司收购，实际上应该是德国公司。
Admtek公司百兆交换机方案的芯片型号为：ADM6926 + ADM7008。
(完整版)PHY芯片介绍讲解
问：如何实现单片以太网微控制器？答：诀窍是将微控制器、以太网媒体接入控制器（MAC)和物理接口收发器(PHY)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。
问:以太网MAC是什么？答:MAC即Media Access Control,即媒体访问控制子层协议。
该协议位于OSI七层协议中数据链路层的下半部分，主要负责控制与连接物理层的物理介质。
在发送数据的时候,MAC协议可以事先判断是否可以发送数据，如果可以发送将给数据加上一些控制信息，最终将数据以及控制信息以规定的格式发送到物理层;在接收数据的时候,MAC协议首先判断输入的信息并是否发生传输错误,如果没有错误，则去掉控制信息发送至LLC层。
该层协议是以太网MAC由IEEE—802。
3以太网标准定义.最新的MAC同时支持10Mbps和100Mbps两种速率。
以太网数据链路层其实包含MAC（介质访问控制)子层和LLC（逻辑链路控制)子层。
一块以太网卡MAC芯片的作用不但要实现MAC子层和LLC子层的功能,还要提供符合规范的PCI界面以实现和主机的数据交换。
MAC从PCI总线收到IP数据包（或者其他网络层协议的数据包)后，将之拆分并重新打包成最大1518Byte,最小64Byte的帧.这个帧里面包括了目标MAC地址、自己的源MAC地址和数据包里面的协议类型(比如IP数据包的类型用80表示）.最后还有一个DWORD(4Byte）的CRC码。
可是目标的MAC地址是哪里来的呢？这牵扯到一个ARP协议(介乎于网络层和数据链路层的一个协议)。
第一次传送某个目的IP地址的数据的时候,先会发出一个ARP包，其MAC的目标地址是广播地址，里面说到："谁是xxx.xxx.xxx.xxx这个IP地址的主人?”因为是广播包,所有这个局域网的主机都收到了这个ARP请求。
phy 芯片
phy 芯片PHY芯片是指物理层芯片（Physical Layer chip）的简称，是用于数据通信系统中物理层的模拟电路部分的芯片。
它负责将数字信号转换为模拟信号以进行传输，并将接收到的模拟信号转换为数字信号进行处理。
PHY芯片是实现数据通信系统中物理层的关键部件，它对通信系统的性能和稳定性起着重要作用。
PHY芯片通常包括收发器（Transceiver）、时钟电路和滤波电路等功能模块。
其中，收发器是PHY芯片的核心部分，负责将数字信号转换为模拟信号进行发送，同时将接收到的模拟信号转换为数字信号进行处理。
时钟电路用于提供时钟信号以同步发送和接收的数据，确保数据的准确传输。
滤波电路用于抑制干扰信号，提高数据的传输质量。
PHY芯片的工作原理是将数字信号转换为模拟信号进行发送。
在发送端，PHY芯片接收到数字信号后，通过数字到模拟转换器将其转换为模拟信号。
模拟信号经过滤波电路进行滤波处理，去除不必要的高频噪声和干扰信号。
然后，模拟信号经过调制电路进行调制，将其变为适合传输的信号形式。
调制后的信号通过发送器进行放大和驱动，最终发送到传输介质上进行传输。
在接收端，PHY芯片接收到传输介质上的模拟信号后，先经过接收器进行放大和处理，然后通过解调电路进行解调，将模拟信号转换为数字信号。
解调后的数字信号经过滤波电路进行滤波处理，去除噪声和干扰信号，然后传输到数据链路层进行进一步处理。
PHY芯片在数据通信系统中的作用非常重要。
它的设计和性能直接影响到数据的传输速率、抗干扰能力和信号质量等方面。
因此，对于数据通信系统而言，选择和使用合适的PHY芯片是非常关键的。
目前，PHY芯片已经应用于各种数据通信系统中，包括以太网、USB、HDMI等。
随着数据通信技术的不断发展，PHY芯片的性能和功能也在不断提升。
例如，现代的PHY芯片支持更高速率的数据传输，同时具备更好的抗干扰能力和稳定性。
此外，PHY芯片也逐渐向集成化和低功耗方向发展，以满足不同应用场景的需求。
以太网phy芯片
以太网phy芯片以太网PHY芯片是一种广泛应用于以太网接口的集成电路芯片，用于在计算机和网络设备之间传输数据。
以太网PHY芯片通常由物理层接口、传输媒介接口、时钟管理和自适应均衡和等化器等模块组成。
以太网PHY芯片可以支持不同速度的以太网接口，如10 Mbps、100 Mbps和1000 Mbps（即千兆以太网）。
它通过采用不同的调制解调器和编码技术来实现不同的速度，以满足不同类型的网络需求。
以太网PHY芯片的物理层接口负责将数据从高层协议传输到物理媒介上。
它通过生成和解析电压和电流信号，实现数据的传输和接收。
物理层接口还负责检测和纠正传输中的错误，以保证数据的准确性和完整性。
传输媒介接口是以太网PHY芯片连接到物理媒介（如双绞线、光纤等）的接口。
它根据不同的媒介类型提供不同的连接方式和电气特性，以适应不同环境下的网络需求。
时钟管理模块是以太网PHY芯片中的一个重要组成部分，用于生成和同步数据传输的时钟信号。
时钟信号是保证数据传输的同步和准确性的关键因素。
时钟管理模块可以提供内部时钟源或接收外部时钟源，并通过锁相环（PLL）技术调整时钟频率和相位来保证数据传输的稳定性。
自适应均衡和等化器模块是以太网PHY芯片中的另一个重要组成部分，用于对传输中的信号进行均衡和补偿，以减小信号损失和抖动，提高数据传输的可靠性。
自适应均衡和等化器模块根据接收到的信号特性自动调整均衡和补偿参数，以适应不同长度和质量的传输线路。
除了上述基本模块，以太网PHY芯片还可以包含一些其他功能，如电源管理、噪声抑制、故障检测和诊断等。
这些功能可以提供更高级的性能和功能，以满足不同网络设备的需求。
总的来说，以太网PHY芯片是一种集成电路芯片，用于实现不同速度和不同介质的以太网接口。
它通过物理层接口、传输媒介接口、时钟管理和自适应均衡和等化器等模块实现数据的传输和接收，以及网络的连接和管理。
随着以太网技术的发展和应用范围的扩大，以太网PHY芯片的功能和性能将会进一步提升，以满足不断变化的网络需求。
PHY芯片DP83849介绍
高速接口芯片产品的主要供应商美国国家半导体公司 (National Semiconductor Corporation) 日前宣布推出四款专为特殊应用而设计的工业系统物理层双端口收发器，其特点是采用灵活开关端口技术，并另外设有先进电缆诊断功能。
美国国家半导体新推出的这系列 DP83849 PHYTER商业及工业系统收发器可以满足嵌入式系统设计工程师各种不同的独特要求，让他们可以为具备冗余及系统管理功能的网络开发具有高速工业系统联系能力及双端口功能的产品。
Freescale 消费产品及工业系统微控制器全球市场销售经理 Jeff Bock 表示：“美国国家半导体理解嵌入式网络系统的要求，因此推出多款采用创新技术的产品，以满足这方面的要求，例如通道可以弹性自由交换便是业界首创的新技术。
美国国家半导体的 PHYTER 双端口收发器系列不但性能极为可靠，而且具有运作互通的能力。
在这系列芯片的支持下，Freescale 可以为自己的 ColdFire 68K 微控制器及 PowerQUICC? 评估电路板及参考设计提供一个稳定可靠而又性能卓越的联系解决方案。
”美国国家半导体这几款高度集成的 DP83849C、DP83849ID、DP83849I 及 DP83849IF 双端口收发器都设有高性能的电缆诊断电路，其中内置时域反射器 (TDR) 及具有信噪比估算功能的高性能链路状况监控器。
时域反射器可以检测安装时出现的故障，因此可以大幅节省用于调试的工作时间。
此外，设计极创新的电缆诊断电路具有高度的灵活性，可以连续不断实时监控链路状况。
例如，系统设计工程师可以利用信噪比估算功能配置故障预报系统，以便检测链路是否出现变化，操作情况是否恶化，并预先作出校正，因此可以大量减少故障停机时间以及维护成本。
此外，DP83849I 及 DP83849IF 两款芯片都采用通道可以弹性自由交换连接技术。
这是一种正在申请专利的独特技术，其特点是可让两个端口内部连接一起，以便将延长距离、光纤至铜线的导体转换以及硬件故障接管等功能全面集成一起。
常见PHY芯片品牌介绍
常见PHY芯片品牌介绍目前市场上百兆交换机是一个非常成熟的产品，各个芯片公司对自己的产品都进行了多次的优化和精简。
总的来说规格和性能方面都能满足作为2层傻瓜型交换机的应用。
一些主要的技术指标也基本相同。
所有公司的芯片都可以支持10/100M自适应；全线速交换；支持线序交叉功能。
下面我们将深入分析目前市场上采用的百兆交换机方案：1．Realtek 公司Realtek 公司相信大家比较熟悉，市场上百兆网卡大多采用他们公司8139芯片。
作为一个网络低端市场的芯片供应商16口和24口百兆交换机也是他们主推的产品。
Realtek公司百兆交换机方案的芯片型号为：RTL8316 + RTL8208;24口RTL8324 + RTL8208。
Realtek 公司采用的是MAC（媒介控制芯片）与PHY（物理层芯片）相分离的架构。
RTL8316和RTL8324是MAC（媒介控制芯片），RTL8208是8口的PHY（物理层芯片）。
RTL8316 集成4 M 位DRAM缓存用于数据包存储转发；RTL8324集成4 M 位缓存。
这个缓存的大小对于交换机处理数据的能力有着很大的影响！RTL8316和RTL8324 MAC地址表的深度为8K！2．ICPlus公司ICPlus公司也是台湾一家有着多年历史的网络芯片生产商。
ICPlus公司百兆交换机方案的芯片型号为：IP1726 + IP108。
同样ICPlus公司也采用MAC（媒介控制芯片）与PHY （物理层芯片）相分离的架构。
IP1726是MAC（媒介控制芯片），IP108是8口的PHY（物理层芯片）。
IP1726集成1.5 M 位缓存用于数据包存储转发。
IP1726 MAC地址表的深度为4K！3．Admtek公司Admtek公司今年已经被德国英飞凌公司收购，实际上应该是德国公司。
Admtek公司百兆交换机方案的芯片型号为：ADM6926 + ADM7008。
同样Admtek公司也采用MAC（媒介控制芯片）与PHY（物理层芯片）相分离的架构。
以太网PHY芯片之MIIMDIO接口详解
以太⽹PHY芯⽚之MIIMDIO接⼝详解本⽂主要分析MII/RMII/SMII，以及GMII/RGMII/SGMII接⼝的信号定义，及相关知识，同时本⽂也对RJ-45接⼝进⾏了总结，分析了在10/100模式下和1000M模式下的设计⽅法。
MII接⼝提供了MAC与PHY之间、PHY与STA(Station Management)之间的互联技术，该接⼝⽀持10Mb/s与100Mb/s的数据传输速率，数据传输的位宽为4位。
提到MII，就有可能涉及到RS，PLS，STA等名词术语，下⾯讲⼀下他们之间对应的关系。
所谓RS即Reconciliation sublayer，它的主要功能主要是提供⼀种MII和MAC/PLS之间的信号映射机制。
它们(RS与MII)之间的关系如下图：MII接⼝的Management Interface可同时控制多个PHY，802.3协议最多⽀持32个PHY，但有⼀定的限制：要符合协议要求的connector特性。
所谓Management Interface，即MDC信号和MDIO信号。
前⾯已经讲过RS与PLS的关系，以及MII接⼝连接的对象。
它们是通过MII接⼝进⾏连接的，⽰意图如下图。
由图可知，MII的Management Interface是与STA（Station Management）相连的。
接⼝⽀持10Mb/s以及100Mb/s，且在两种⼯作模式下所有的功能以及时序关系都是⼀致的，唯⼀不同的是时钟的频率问题。
802.3要求PHY 不⼀定⼀定要⽀持这两种速率，但⼀定要描述，通过Management Interface反馈给MAC。
下⾯将详细介绍MII接⼝的信号定义，时序特性等。
由于MII接⼝有MAC和PHY模式，因此，将会根据这两种不同的模式进⾏分析，同时还会对RMII/SMII进⾏介绍。
MII接⼝可分为MAC模式和PHY模式，⼀般说来MAC和PHY对接，但是MAC和MAC也是可以对接的。
Marvell88E1111PHY芯片简介
Marvell88E1111PHY芯片简介1.PHY芯片简介PHY芯片在OSI协议栈中属于最底层的物理层，与其它层的关系图如下：从硬件上来说，一般PHY芯片为模数混合电路，负责接收电、光这类模拟信号，经过解调和A/D转换后通过MII接口将信号交给MAC 芯片进行处理。
一般MAC芯片为纯数字电路。
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）。
由此可见，MAC 和PHY，一个是数据链路层，一个是物理层；两者通过MII传送数据。
Marvell 88E1145PHY芯片的初始化配置[千兆以太网TCP协议的FPGA实现](https:///lzx6901152/article/details/70281070) Ethernet的接口实质是MAC通过MII总线控制PHY的过程。
根据组合形式,可分为下列几种类型:1.CPU集成MAC与PHY;2.CPU集成MAC,PHY采用独立芯片;3.CPU不集成MAC与PHY,MAC与PHY采用集成芯片;下图是采用方案二的网口结构图.虚框表示CPU,MAC集成在CPU 中.PHY芯片通过MII接口与CPU上的Mac连接.MII接口简介MII即媒体独立接口, “媒体独立”表明在不对MAC硬件重新设计或替换的情况下，任何类型的PHY设备都可以正常工作。
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12个信号，包括:transmit data -TXD[3:0] 被发送数据transmit strobe -TX_EN发送使能transmit clock -TX_CLK///10/100M信号时钟transmit error -TX_ER/TXD4发送器错误receive data -RXD[3:0]///接收数据receive strobe -RX_DV///接收数据有效指示receive clock -RX_CLK///接收信号时钟receive error -RX_ER/RXD4///接收数据出错指示collision indication -COL冲突检测carrier sense -CRS载波检测management data clock -MDC管理配置接口 management data input/output -MDIO 管理配置接口数据IOMII以4bit,即半字节方式双向传送数据，时钟速率25MHz，其工作速率可达100Mb/s。
phy基本介绍
PHY基本介绍1、PHY基本概念在OSI 的7 层基准模型中我们使用的PHY 属于第一层--物理层( PHY)，PHY是数据链路层的媒体访问控制部分和媒体的接口。
PHY 对所有传输的数据，只是进行编码转化，没有对有效数据信号进行任何分析或改变。
但是MAC 所有的数据传输都必须经过PHY 发送和接收才会传输到目标MAC。
PHY 还可以完成连接判断，自动协商以及冲突检测。
MAC 可以通过修改PHY 的寄存器完成对自动协商的监控，当然也可以读取PHY 的寄存器来判断PHY 的状态。
1.1 以太网接口类型以太网接口常用有双绞线接口（俗称电口）和光纤接口（俗称光口）2种。
另外还有早期的同轴电缆接口。
下面是常用以太网接口的代号：1.1.1 电口电口传输距离标准为100m，电口采用RJ-45接口。
图 1-1 RJ-45插座与RJ-45 插座相对应的是RJ-45 插头，如图4所示，一般为8PIN。
在10/100M以太网时，其中2根表示1对发送数据，另2根表示1对接收数据，剩下4根保留（100BASE-T4使用4对线，是为3类线设计的）；在1000M以太网时，1000BASE-T使用的是4对双绞线，每一对线都作双向数据传输。
图 1-2 RJ－45插头我们常用的网线有两种：不带交叉网线(MDI)和带交叉网线(MDIX), 现在有些物理层芯片支持MDI和MDIX自动识别功能，具有此功能的PHY能够根据对方的发送和接收信号，决定使用MDI 或者是MDIX。
连接的双方，只要有一方具有Crossover，就可实现功能。
此时双方无论使用正线还是反线都能连接上。
1.1.2 光口目前以太网光模块封装有GBIC、SFF、SFP。
下图为GBIC（Gigabit Interface Converter）封装的光模块，其收发分开，采用SC光纤接头，多模的波长为850nm，单模有1310nm和1550nm，支持热插拔。
图 1-3 GBIC封装光模块下图为SFP（Small Form－factor Pluggable）封装的光模块，其收发分开，采用LC光纤，支持热插拔。
千兆phy芯片等长走线误差
千兆phy芯片等长走线误差
千兆PHY芯片（Gigabit Ethernet PHY）用于实现以太网的千兆传输速率。
当在PCB设计中使用千兆PHY芯片时，走线的长度会对信号传输产生一定的影响，可能会引入一些误差。
走线长度对千兆以太网的影响主要包括以下几个方面：
1.传输延迟：走线的长度增加会导致信号传输的延迟增加。
在千兆以太网中，每个比特的传输时间非常短，因此即使是很小的延迟变化也可能影响到整个数据传输的稳定性和可靠性。
2.时钟抖动：走线长度的变化也会对时钟信号产生一定的抖动。
时钟抖动可能会导致数据的采样点发生偏移，从而导致接收端的误解析和位错误的发生。
3.信号完整性：走线长度的增加会引入更多的传输线损耗和串扰，可能导致信号的衰减和畸变。
这会使得信号的完整性下降，增加误码率和传输错误的可能性。
为了减小走线长度对信号传输的影响，可以考虑以下措施：
-使用短而直接的走线路径，尽量减小传输线的长度。
-使用高质量的传输线材料和布线规范，以减少信号衰减和串扰。
-使用合适的阻抗匹配和终端电阻，以提高信号的匹配性和完整性。
-采用适当的屏蔽和隔离措施，以减少外界干扰对信号的影响。
需要注意的是，具体的误差和影响会受到许多因素的共同影响，包括芯片的设计质量、PCB布局和走线规划、信号质量要求等。
因此，在实际应用中，建议根据具体情况进行仔细的设计和测试，以确保千兆以太网的稳定和可靠传输。
phy芯片
phy芯片PHY芯片是一种物理层芯片，主要用于网络通信中传输数据的物理层处理。
PHY芯片通常作为网络接口卡和网络交换机等设备中的一个组成部分，负责将上层数据转换成电信号进行传输，同时也负责将接收到的电信号转换成数据。
PHY芯片的一项主要功能是信号的编解码。
编码是将数字数据转换成模拟信号的过程，而解码则是将模拟信号转换成数字数据的过程。
编解码对于数据的传输非常重要，它可以提高传输的速率和可靠性。
同时，PHY芯片还具有调制解调、时钟恢复、数据整形等功能，用于帮助数据在物理层进行传输。
PHY芯片还具有自适应均衡、自适应时钟和自适应增益控制等功能。
自适应均衡是通过对传输信号补偿来消除信道中的失真，提高传输的质量。
自适应时钟能够根据传输信号的频率变化自动调整时钟的频率，以保证数据的正确传输。
自适应增益控制可以根据接收到的信号强度调整接收机的增益，以确保信号的稳定和可靠性。
此外，PHY芯片还包括电器兼容性测试和诊断功能。
电器兼容性测试是指通过测试和分析不同设备之间的电信号是否互相干扰，以评估设备之间的兼容性。
诊断功能可以帮助检测和定位网络通信中的故障，并提供相关的解决方案。
在现代网络通信中，PHY芯片的应用非常广泛。
它可以用于各种类型的网络，如以太网、无线局域网和光纤通信等。
不同的网络设备和协议可能需要不同种类的PHY芯片，以适应不同的传输需求和数据速率。
总结起来，PHY芯片是一种关键的网络通信芯片，它负责物理层的数据传输和处理。
它具有信号的编解码、自适应均衡、自适应时钟和自适应增益控制等功能，能够提高网络传输的质量和可靠性。
在网络通信中，PHY芯片被广泛应用于各种设备和协议中，是实现高速、稳定和可靠数据传输的关键技术之一。
千兆phy芯片工作原理
千兆phy芯片工作原理千兆PHY芯片是一种用于千兆以太网通信的物理层芯片，它负责将数字数据转换为模拟信号以便在网络中传输。
在这篇文章中，我们将探讨千兆PHY芯片的工作原理。
千兆PHY芯片的主要功能是将数字数据转换为模拟信号，并在网络中传输。
它的工作原理涉及到几个重要的部分，包括编码、调制、传输和解调。
首先，当数字数据进入PHY芯片时，它需要经过编码处理。
这个过程涉及到将数字数据转换为特定的编码格式，以便在传输过程中能够准确地识别和解码。
通常使用的编码格式包括4B/5B编码或者8B/10B编码，这些编码格式可以提高数据传输的可靠性和稳定性。
接下来，编码后的数据需要经过调制处理。
调制是将数字信号转换为模拟信号的过程，通常使用的调制方式包括正交频分复用（OFDM）或者脉冲振幅调制（PAM）。
通过调制，数字信号被转换为模拟信号，以便在传输媒介中进行传输。
一旦数据经过调制，就可以在网络中进行传输了。
PHY芯片负责将调制后的信号发送到网络中，并在接收端接收来自网络的信号。
在传输过程中，PHY芯片需要确保信号的稳定性和可靠性，以保证数据的准确传输。
最后，接收端的PHY芯片需要对接收到的模拟信号进行解调和解码处理，将模拟信号转换为数字数据，并进行解码以还原原始数据。
解调和解码的过程需要确保信号的准确性和完整性，以保证数据的正确接收和处理。
总的来说，千兆PHY芯片通过编码、调制、传输和解调等过程，实现了数字数据到模拟信号的转换和网络传输，保证了数据的稳定性和可靠性。
它在千兆以太网通信中扮演着至关重要的角色，为网络通信提供了坚实的物理层支持。
phy芯片工作原理
phy芯片工作原理
1、特性
ARM Cortex-M4F微控制器是一种极其强大的芯片，它运用了一种先进的微控制技术，可以更精确地控制电子设备。
这种芯片可以支持多种功能，如连接WiFi，蓝牙，GPS以及多种感测器。
2、核心功能
ARM Cortex-M4F微控制器功能包括：Flexible Real-Time Interrupts（可调实时中断）、Operation Modes（操作模式）、DSP and Math Extensions（DSP和数学扩展）、On-Chip Memories（片上存储器）、Compliance（合规性）、Debug Support（调试支持）以及High and Low Speed Engineers（高速和低速工程师）。
3、核心设计
ARM Cortex-M4F微控制器的核心设计采用了ARMv7-M指令集，相比标准Cortex-M系列，它拥有更大的指令缓冲区和更高的数据缓冲区。
它还包括可编程总线管理（DAP）、多缓存体系结构（MCU）、内部SRAM、多种调试模式和调试端口等。
4、其他功能
ARM Cortex-M4F微控制器还支持一些其他功能，如省电、抗抖动、高精度和超低延迟控制；它可以支持虚拟指令集，这使得程序在反复运行时保持精细程序控制。
5、总结
ARM Cortex-M4F微控制器是一款功能强大的芯片，它采用先进的微控制技术，提供了多种功能，能够帮助电子设备更精确地运行。
ARM Cortex-M4F微控制器使得用户可以更轻松地控制电子设备，使它们更便捷、更高效。
网口PHY芯片直连心得(不使用变压器)讲解学习
网口P H Y芯片直连心得(不使用变压器)很多人都考虑过，当同一块板卡上的两块网口PHY芯片对连的时候，能不能省略两个网络变压器而直接对连呢，答案当然是肯定的。
不过我实际操作过后，发现里面还是有很多陷阱，现在给大家一一道来。
首先我们必须知道一件事情，网口PHY芯片对于TX与RX的驱动方式有电压驱动和电流驱动之分。
最简单的一个识别方式就是看其推荐原理图，如果网络变压器的中心抽头需要提供一个VCC（3.3V、2.5V等等，下同）电源的就是电压驱动，如果是直接加一个对地电容就可以的就是电流驱动。
现在我们来精简电路。
（由于两块PHY芯片靠的很近，故在此不考虑阻抗匹配的问题，如果情况不同，请自行考虑，下同）最原始的情形就是使用两个网络变压器，然后TX与TX交叉连接，也就是正常的连接方式。
先精简成如上图所示的情况，使用一个1CT：1CT的普通变压器，这种方式其实没有经过实质性的改变，所以一定是可行的（没有验证过），但既然是要精简了就得精简到底，所以这种方式估计没什么人会愿意使用。
再精简成最实用的情况，如上图所示，使用电容隔离，加入偏置电流。
其中连接千兆PHY时，电容取值0.01uF，百兆PHY时，电容取值0.1uF，网上有一个图使用的是10uF的电容，我觉得太大了。
其中电阻我实测时使用的是49.9ohm，取值的原则应该是考虑其驱动能力以及阻抗匹配的要求。
（中心抽头的驱动电压不一样，上拉电阻阻值不一样，不是都是51欧姆。
试了一下RTL8305SC与W5200相连，RTL8305的驱动电压时1.8V，用51欧姆上拉时，不通，后来改为25欧姆，就通了。
中心抽头的电压越低，电阻必须越小，用示波器可以看到电阻大了之后，信号的幅度明显下降了。
理论上1.8V的在30欧左右，3.3V在50欧左右，如果不太确定的话最好用示波器测量一下，和使用变压器的情况做一个对比，波形基本差不多即可。
）有人可能会问，能再精简一下么？我的答案是看情况。
Marvell 千兆PHY芯片88E1340S
支持用于诊断/测试的还回模式.
在15×15毫米196针TFBGA封装.
88E1340S/88E1340操作模式:
4个SGMII接电口的端口
4个QSGMII接电口的端口
4个QSGMII接SGMII的端口
Marvell千兆PHY芯片88E1340S/88E1340/88E1322
Marvell PHY 88E1340S
88E1340S千兆以太网PHY(物理层)芯片.
88E1340S/88E1340/
支持10/100/1000 QSGMII(Quad-Serial Gigabit Media Independent Interface)接口.
支持QSGMII接口用于直连MAC芯片或SWITCH芯片.
QSGMII接口将4个速率为1.25Gbps的SGMII接口结合为一个速率为5 Gbps的差分信号.
QSGMII接口减少了接MAC接口的引脚数量,降低了整体的功耗.
QSGMII MAC接口可以被当作铜轴网线(电口)或光纤(光口)使用.
88E1340S/88E1340也可支持SGMII接口在接MAC的接口上,用于一个SGMII接口接电口的应用.
4个QSGMII接电口/光口自动媒体的端口
2个SGMII接两个电口/光口自动媒体的端口
88E1322操作模式:
2个SGMII接两个电口/光口自动媒体的端口
NOTE: o-Media(自动媒体),即芯片可以自动识别出媒体为电口或光口
88E1322支持两个SGMII端口接两个电口/光口自动媒体的应用
88E1340S/40/22集成了MDI接口的终端电阻器和电容器到PHY中.该电阻器的集成通过减少外部元件的数量，简化了电路板布局和电路板的成本降低.全新的Marvell®校准电阻器计划将达到并超过IEEE 802.3回波损耗规格的精度要求。
phy基本介绍
PHY基本介绍1、PHY基本概念在OSI 的7 层基准模型中我们使用的PHY 属于第一层--物理层( PHY)，PHY是数据链路层的媒体访问控制部分和媒体的接口。
PHY 对所有传输的数据，只是进行编码转化，没有对有效数据信号进行任何分析或改变。
但是MAC 所有的数据传输都必须经过PHY 发送和接收才会传输到目标MAC。
PHY 还可以完成连接判断，自动协商以及冲突检测。
MAC 可以通过修改PHY 的寄存器完成对自动协商的监控，当然也可以读取PHY 的寄存器来判断PHY 的状态。
1.1 以太网接口类型以太网接口常用有双绞线接口（俗称电口）和光纤接口（俗称光口）2种。
另外还有早期的同轴电缆接口。
1.1.1 电口电口传输距离标准为100m，电口采用RJ-45接口。
图 1-1 RJ-45插座与RJ-45 插座相对应的是RJ-45 插头，如图4所示，一般为8PIN。
在10/100M以太网时，其中2根表示1对发送数据，另2根表示1对接收数据，剩下4根保留（100BASE-T4使用4对线，是为3类线设计的）；在1000M以太网时，1000BASE-T使用的是4对双绞线，每一对线都作双向数据传输。
图 1-2 RJ－45插头我们常用的网线有两种：不带交叉网线(MDI)和带交叉网线(MDIX), 现在有些物理层芯片支持MDI和MDIX自动识别功能，具有此功能的PHY能够根据对方的发送和接收信号，决定使用MDI 或者是MDIX。
连接的双方，只要有一方具有Crossover，就可实现功能。
此时双方无论使用正线还是反线都能连接上。
1.1.2 光口目前以太网光模块封装有GBIC、SFF、SFP。
下图为GBIC（Gigabit Interface Converter）封装的光模块，其收发分开，采用SC 光纤接头，多模的波长为850nm，单模有1310nm和1550nm，支持热插拔。
图 1-3 GBIC封装光模块下图为SFP（Small Form－factor Pluggable）封装的光模块，其收发分开，采用LC光纤，支持热插拔。
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问:如何实现单片以太网微控制器?答:诀窍是将微控制器、以太网媒体接入控制器(MAC)和物理接口收发器(PHY)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.问:以太网MAC是什么?答:MAC即Media Access Control,即媒体访问控制子层协议.该协议位于OSI七层协议中数据链路层的下半部分,主要负责控制与连接物理层的物理介质.在发送数据的时候,MAC协议可以事先判断是否可以发送数据,如果可以发送将给数据加上一些控制信息,最终将数据以及控制信息以规定的格式发送到物理层;在接收数据的时候,MAC协议首先判断输入的信息并是否发生传输错误,如果没有错误,则去掉控制信息发送至LLC层.该层协议是以太网MAC由IEEE-802.3以太网标准定义.最新的MAC同时支持10Mbps和100Mbps两种速率.以太网数据链路层其实包含MAC(介质访问控制)子层和LLC(逻辑链路控制)子层.一块以太网卡MAC芯片的作用不但要实现MAC子层和LLC子层的功能,还要提供符合规范的PCI界面以实现和主机的数据交换.MAC从PCI总线收到IP数据包(或者其他网络层协议的数据包)后,将之拆分并重新打包成最大1518Byte,最小64Byte的帧.这个帧里面包括了目标MAC地址、自己的源MAC地址和数据包里面的协议类型(比如IP数据包的类型用80表示).最后还有一个DWORD(4Byte)的CRC码.可是目标的MAC地址是哪里来的呢?这牵扯到一个ARP协议(介乎于网络层和数据链路层的一个协议).第一次传送某个目的IP地址的数据的时候,先会发出一个ARP包,其MAC的目标地址是广播地址,里面说到：”谁是xxx.xxx.xxx.xxx这个IP地址的主人？”因为是广播包,所有这个局域网的主机都收到了这个ARP请求.收到请求的主机将这个IP地址和自己的相比较,如果不相同就不予理会,如果相同就发出ARP响应包.这个IP地址的主机收到这个ARP请求包后回复的ARP响应里说到:”我是这个IP地址的主人”.这个包里面就包括了他的MAC地址.以后的给这个IP地址的帧的目标MAC地址就被确定了.(其它的协议如IPX/SPX也有相应的协议完成这些操作.)IP地址和MAC地址之间的关联关系保存在主机系统里面,叫做ARP表,由驱动程序和操作系统完成.在Microsoft的系统里面可以用arp-a的命令查看ARP表.收到数据帧的时候也是一样,做完CRC以后,如果没有CRC效验错误,就把帧头去掉,把数据包拿出来通过标准的借口传递给驱动和上层的协议客栈,最终正确的达到我们的应用程序.还有一些控制帧,例如流控帧也需要MAC直接识别并执行相应的行为.以太网MAC芯片的一端接计算机PCI总线,另外一端就接到PHY芯片上,它们之间是通过MII接口链接的.问:什么是MII?答:MII即媒体独立接口,它是IEEE-802.3定义的以太网行业标准."媒体独立"表明在不对MAC硬件重新设计或替换的情况下,任何类型的PHY设备都可以正常工作.它包括一个数据接口,以及一个MAC和PHY之间的管理接口.∙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,包括TX_ER,TXD<3:0>,TX_EN,TX_CLK, COL,RXD<3:0>,RX_EX,RX_CLK,CRS,RX_DV等.MII以4位半字节方式传送数据双向传输,时钟速率25MHz.其工作速率可达100Mb/s;∙MII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.其管理是使用SMI(Serial Management Interface)总线通过读写PHY的寄存器来完成的.PHY里面的部分寄存器是IEEE定义的,这样PHY把自己的目前的状态反映到寄存器里面,MAC通过SMI总线不断的读取PHY的状态寄存器以得知目前PHY的状态,例如连接速度,双工的能力等.当然也可以通过SMI设置PHY的寄存器达到控制的目的,例如流控的打开关闭,自协商模式还是强制模式等.不论是物理连接的MII总线和SMI总线还是PHY的状态寄存器和控制寄存器都是有IEEE的规范的,因此不同公司的MAC和PHY一样可以协调工作.当然为了配合不同公司的PHY的自己特有的一些功能,驱动需要做相应的修改.MII支持10Mbps和100Mbps的操作,一个接口由14根线组成,它的支持还是比较灵活的,但是有一个缺点是因为它一个端口用的信号线太多,如果一个8端口的交换机要用到112根线,16端口就要用到224根线,到32端口的话就要用到448根线,一般按照这个接口做交换机,是不太现实的,所以现代的交换机的制作都会用到其它的一些从MII简化出来的标准,比如RMII,SMII,GMII等.RMII是简化的MII接口,在数据的收发上它比MII接口少了一倍的信号线,所以它一般要求是50MHz的总线时钟.RMII一般用在多端口的交换机,它不是每个端口安排收,发两个时钟,而是所有的数据端口公用一个时钟用于所有端口的收发,这里就节省了不少的端口数目.RMII的一个端口要求7个数据线,比MII少了一倍,所以交换机能够接入多一倍数据的端口.和MII一样,RMII支持10Mbps和100Mbps的总线接口速度.SMII是由思科提出的一种媒体接口,它有比RMII更少的信号线数目,S表示串行的意思.因为它只用一根信号线传送发送数据,一根信号线传输接受数据,所以为了满足100Mbps的总线接口速度的需求,它的时钟频率就达到了125MHz,为什么用125MHz,是因为数据线里面会传送一些控制信息.SMII一个端口仅用4根信号线完成100Mbps的传输,比起RMII差不多又少了一倍的信号线.SMII在工业界的支持力度是很高的.同理,所有端口的数据收发都公用同一个外部的125MHz时钟.GMII是千兆网的MII接口,这个也有相应的RGMII接口,表示简化了的GMII接口.MII总线在IEEE802.3中规定的MII总线是一种用于将不同类型的PHY与相同网络控制器(MAC)相连接的通用总线.网络控制器可以用同样的硬件接口与任何PHY .GMII(Gigabit MII)GMII采用8位接口数据,工作时钟125MHz,因此传输速率可达1000Mbps.同时兼容MII所规定的10/100 Mbps工作方式.GMII接口数据结构符合IEEE以太网标准.该接口定义见IEEE 802.3-2000.发送器:∙GTXCLK——吉比特TX..信号的时钟信号(125MHz)∙TXCLK——10/100Mbps信号时钟∙TXD[7..0]——被发送数据∙TXEN——发送器使能信号∙TXER——发送器错误(用于破坏一个数据包)注:在千兆速率下,向PHY提供GTXCLK信号,TXD,TXEN,TXER信号与此时钟信号同步.否则,在10/100Mbps速率下,PHY提供TXCLK 时钟信号,其它信号与此信号同步.其工作频率为25MHz(100M网络)或2.5MHz(10M网络).接收器:∙RXCLK——接收时钟信号(从收到的数据中提取,因此与GTXCLK无关联)∙RXD[7..0]——接收数据∙RXDV——接收数据有效指示∙RXER——接收数据出错指示∙COL——冲突检测(仅用于半双工状态)管理配置∙MDC——配置接口时钟∙MDIO——配置接口I/O管理配置接口控制PHY的特性.该接口有32个寄存器地址,每个地址16位.其中前16个已经在"IEEE 802.3,2000-22.2.4 Management Functions"中规定了用途,其余的则由各器件自己指定.RMII(Reduced Media Independant Interface)简化媒体独立接口是标准的以太网接口之一,比MII有更少的I/O传输.RMII口是用两根线来传输数据的,MII口是用4根线来传输数据的,GMII是用8根线来传输数据的.MII/RMII只是一种接口,对于10Mbps线速,MII的时钟速率是2.5MHz就可以了,RMII则需要5MHz;对于100Mbps线速,MII需要的时钟速率是25MHz,RMII则是50MHz.MII/RMII用于传输以太网包,在MII/RMII接口是4/2bit的,在以太网的PHY里需要做串并转换,编解码等才能在双绞线和光纤上进行传输,其帧格式遵循IEEE 802.3(10M)/IEEE 802.3u(100M)/IEEE 802.1q(VLAN).以太网帧的格式为:前导符+开始位+目的mac 地址+源mac地址+类型/长度+数据+padding(optional)+32bitCRC如果有vlan,则要在类型/长度后面加上2个字节的vlan tag,其中12bit来表示vlan id,另外4bit表示数据的优先级!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.包括MII/GMII(介质独立接口)子层,PCS(物理编码子层),PMA(物理介质附加)子层,PMD(物理介质相关)子层,MDI子层.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.PHY在发送数据的时候,收到MAC过来的数据(对PHY来说,没有帧的概念,对它来说,都是数据而不管什么地址,数据还是CRC.对于100BaseTX因为使用4B/5B编码,每4bit就增加1bit的检错码),然后把并行数据转化为串行流数据,再按照物理层的编码规则把数据编码,再变为模拟信号把数据送出去.收数据时的流程反之.PHY还有个重要的功能就是实现CSMA/CD的部分功能.它可以检测到网络上是否有数据在传送,如果有数据在传送中就等待,一旦检测到网络空闲,再等待一个随机时间后将送数据出去.如果两个碰巧同时送出了数据,那样必将造成冲突,这时候,冲突检测机构可以检测到冲突,然后各等待一个随机的时间重新发送数据.这个随机时间很有讲究的,并不是一个常数,在不同的时刻计算出来的随机时间都是不同的,而且有多重算法来应付出现概率很低的同两台主机之间的第二次冲突.许多网友在接入Internt宽带时,喜欢使用”抢线”强的网卡,就是因为不同的PHY碰撞后计算随机时间的方法设计上不同,使得有些网卡比较”占便宜”.不过,抢线只对广播域的网络而言的,对于交换网络和ADSL这样点到点连接到局端设备的接入方式没什么意义.而且”抢线”也只是相对而言的,不会有质的变化.现在交换机的普及使得交换网络的普及,使得冲突域网络少了很多,极大地提高了网络的带宽.但是如果用HUB,或者共享带宽接入Internet的时候还是属于冲突域网络,有冲突碰撞的.交换机和HUB最大的区别就是:一个是构建点到点网络的局域网交换设备,一个是构建冲突域网络的局域网互连设备.除此之外PHY还提供了和对端设备连接的重要功能并通过LED灯显示出自己目前的连接的状态和工作状态让我们知道.当我们给网卡接入网线的时候,PHY不断发出的脉冲信号检测到对端有设备,它们通过标准的”语言”交流,互相协商并却定连接速度、双工模式、是否采用流控等.通常情况下,协商的结果是两个设备中能同时支持的最大速度和最好的双工模式.这个技术被称为AutoNegotiation或者NWAY,它们是一个意思–自动协商.具体传输过程为,发送数据时,网卡首先侦听介质上是否有载波(载波由电压指示),如果有,则认为其他站点正在传送信息,继续侦听介质.一旦通信介质在一定时间段内(称为帧间缝隙IFG=9.6微秒)是安静的,即没有被其他站点占用,则开始进行帧数据发送,同时继续侦听通信介质,以检测冲突.在发送数据期间,如果检测到冲突,则立即停止该次发送,并向介质发送一个“阻塞”信号,告知其他站点已经发生冲突,从而丢弃那些可能一直在接收的受到损坏的帧数据,并等待一段随机时间(CSMA/CD确定等待时间的算法是二进制指数退避算法).在等待一段随机时间后,再进行新的发送.如果重传多次后(大于16次)仍发生冲突,就放弃发送.接收时,网卡浏览介质上传输的每个帧,如果其长度小于64字节,则认为是冲突碎片.如果接收到的帧不是冲突碎片且目的地址是本地地址,则对帧进行完整性校验,如果帧长度大于1518字节(称为超长帧,可能由错误的LAN驱动程序或干扰造成)或未能通过CRC校验,则认为该帧发生了畸变.通过校验的帧被认为是有效的,网卡将它接收下来进行本地处理.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: 网卡上除RJ-45接口外,还需要其它元件吗?答:PHY和MAC是网卡的主要组成部分,网卡一般用RJ-45插口,10M网卡的RJ-45插口也只用了1,2,3,6四根针,而100M或1000M 网卡的则是八根针都是全的.除此以外,还需要其它元件,因为虽然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.另外,一颗CMOS制程的芯片工作的时候产生的信号电平总是大于0V的(这取决于芯片的制程和设计需求),但是这样的信号送到100米甚至更长的地方会有很大的直流分量的损失.而且如果外部网线直接和芯片相连的话,电磁感应(打雷)和静电,很容易造成芯片的损坏.再就是设备接地方法不同,电网环境不同会导致双方的0V电平不一致,这样信号从A传到B,由于A设备的0V电平和B点的0V电平不一样,这样会导致很大的电流从电势高的设备流向电势低的设备.为了解决以上问题Transformer(隔离变压器)这个器件就应运而生.它把PHY送出来的差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号,并且通过电磁场的转换耦合到连接网线的另外一端.这样不但使网线和PHY之间没有物理上的连接而换传递了信号,隔断了信号中的直流分量,还可以在不同0V电平的设备中传送数据.隔离变压器本身就是设计为耐2KV~3KV的电压的.也起到了防雷感应(我个人认为这里用防雷击不合适)保护的作用.有些朋友的网络设备在雷雨天气时容易被烧坏,大都是PCB设计不合理造成的,而且大都烧毁了设备的接口,很少有芯片被烧毁的,就是隔离变压器起到了保护作用.隔离变压器本身是个被动元件,只是把PHY的信号耦合了到网线上,并没有起到功率放大的作用.那么一张网卡信号的传输的最长距离是谁决定的呢?一张网卡的传输最大距离和与对端设备连接的兼容性主要是PHY决定的.但是可以将信号送的超过100米的PHY其输出的功率也比较大,更容易产生EMI的问题.这时候就需要合适的Transformer与之配合.作PHY的老大公司Marvell的PHY,常常可以传送180~200米的距离,远远超过IEEE的100米的标准.RJ-45的接头实现了网卡和网线的连接.它里面有8个铜片可以和网线中的4对双绞(8根)线对应连接.其中100M的网络中1,2是传送数据的,3,6是接收数据的.1,2之间是一对差分信号,也就是说它们的波形一样,但是相位相差180度,同一时刻的电压幅度互为正负.这样的信号可以传递的更远,抗干扰能力强.同样的,3,6也一样是差分信号.网线中的8根线,每两根扭在一起成为一对.我们制作网线的时候,一定要注意要让1,2在其中的一对,3,6在一对.否则长距离情况下使用这根网线的时候会导致无法连接或连接很不稳定.现在新的PHY支持AUTO MDI-X功能(也需要Transformer支持).它可以实现RJ-45接口的1,2上的传送信号线和3,6上的接收信号线的功能自动互相交换.有的PHY甚至支持一对线中的正信号和负信号的功能自动交换.这样我们就不必为了到底连接某个设备需要使用直通网线还是交叉网线而费心了.这项技术已经被广泛的应用在交换机和SOHO路由器上.在1000Basd-T网络中,其中最普遍的一种传输方式是使用网线中所有的4对双绞线,其中增加了4,5和7,8来共同传送接收数据.由于1000Based-T网络的规范包含了AUTOMDI-X功能,因此不能严格确定它们的传出或接收的关系,要看双方的具体的协商结果.一片网卡主要功能的实现就基本上是上面这些器件了.其他的,还有一颗EEPROM芯片,通常是一颗93C46.里面记录了网卡芯片的供应商ID,子系统供应商ID,网卡的MAC地址,网卡的一些配置,如SMI总线上PHY的地址,BOOTROM的容量,是否启用BOOTROM引导系统等东西.很多网卡上还有BOOTROM这个东西.它是用于无盘工作站引导操作系统的.既然无盘,一些引导用必需用到的程序和协议栈就放到里面了,例如RPL,PXE等.实际上它就是一个标准的PCI ROM.所以才会有一些硬盘写保护卡可以通过烧写网卡的BootRom来实现.其实PCI 设备的ROM是可以放到主板BIOS里面的.启动电脑的时候一样可以检测到这个ROM并且正确识别它是什么设备的.AGP在配置上和PCI很多地方一样,所以很多显卡的BIOS也可以放到主板BIOS里面.这就是为什么板载的网卡我们从来没有看到过BOOTROM的原因. 最后就是电源部分了.大多数网卡现在都使用3.3V或更低的电压.有的是双电压的.因此需要电源转换电路.而且网卡为了实现Wake on line功能,必须保证全部的PHY和MAC的极少一部分始终处于有电的状态,这需要把主板上的5V Standby 电压转换为PHY工作电压的电路.在主机开机后,PHY的工作电压应该被从5V转出来的电压替代以节省5V Standby的消耗.(许多劣质网卡没有这么做).有Wake on line功能的网卡一般还有一个WOL的接口.那是因为PCI2.1以前没有PCI设备唤醒主机的功能,所以需要着一根线通过主板上的WOL的接口连到南桥里面以实现WOL的功能.新的主板合网卡一般支持PCI2.2/2.3,扩展了PME#信号功能,不需要那个接口而通过PCI总线就可以实现唤醒功能.我们现在来看两个图MAC和PHY分开的以太网卡MAC和PHY集成在一颗芯片的以太网卡上图中各部件为:①RJ-45接口②Transformer(隔离变压器)③PHY芯片④MAC芯片⑤EEPROM⑥BOOTROM插槽⑦WOL接头⑧晶振⑨电压转换芯片⑩LED指示灯网卡的功能主要有两个:一是将电脑的数据封装为帧,并通过网线(对无线网络来说就是电磁波)将数据发送到网络上去;二是接收网络上其它设备传过来的帧,并将帧重新组合成数据,发送到所在的电脑中.网卡能接收所有在网络上传输的信号,但正常情况下只接受发送到该电脑的帧和广播帧,将其余的帧丢弃.然后,传送到系统CPU做进一步处理.当电脑发送数据时,网卡等待合适的时间将分组插入到数据流中.接收系统通知电脑消息是否完整地到达,如果出现问题,将要求对方重新发送.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.问:网卡的MAC和PHY间的关系?答: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.ETHERNET的接口实质是MAC通过MII 总线控制PHY的过程.问:网线上传输的是模拟信号还是数字信号?答:是模拟信号.因为它传出和接收是采用的模拟的技术.虽然它传送的信息是数字的(并不是传送的信息是数字的信号就可以叫做数字信号).简单的例子:我们知道电话是模拟信号,但是当我们拨号上网的时候,电话线里传送的是数字信息,但信号本身依旧是模拟的.然而ADSL同样是通过电话线传送的,却是数字信号.这取决于它传出和接受采用的技术.问:若操作系统没有加载网卡驱动,网卡虽然在系统设备树上,但网卡接口创建不了,那网卡实际能不能接收到数据?答:这里面有很多细节, 我根据Intel网卡的Spec大概写了写, 想尽量写的通俗一些,所以没有刻意用Spec里的术语,另外本文虽然讲的是MAC/PHY,但光口卡的(SERDES)也是类似的.1.PCI设备做reset以后进入D0uninitialized(非初始化的D0状态, 参考PCI电源管理规范),此时网卡的MAC和DMA都不工作,PHY是工作在一个特殊的低电源状态的;2.操作系统创建设备树时,初始化这个设备,PCI命令寄存器的Memory Access Enable or the I/O Access Enable bit会被enable, 这就是D0active.此时PHY/MAC就使能了;3.PHY被使能应该就可以接收物理链路上的数据了,否则不能收到FLP/NLP, PHY就不能建立物理连接.但这类包一般是流量间歇发送的;4.驱动程序一般要通过寄存器来控制PHY, 比如自动协商speed/duplex, 查询物理链路的状态Link up/down;5.MAC被使能后, 如果没有驱动设置控制寄存器的一个位(CTRL.SLU )的话, MAC和PHY是不能通讯的, 就是说MAC不知道PHY的link已经ready, 所以收不到任何数据的.这位设置以后, PHY完成自协商, 网卡才会有个Link change的中断,知道物理连接已经Link UP了;6.即使Link已经UP, MAC还需要enable接收器的一个位(RCTL.RXEN ),包才可以被接收进来,如果网卡被reset,这位是0,意味着所有的包都会被直接drop掉,不会存入网卡的FIFO.老网卡在驱动退出前利用这位关掉接收.Intel的最新千兆网卡发送接收队列的动态配置就是依靠这个位的,重新配置的过程一定要关掉流量;7.无论驱动加载与否, 发生reset后,网卡EEPOM里的mac地址会写入网卡的MAC地址过滤寄存器, 驱动可以去修改这个寄存器,现代网卡通常支持很多MAC地址,也就是说,MAC地址是可以被软件设置的.例如,Intel的千兆网卡就支持16个单播MAC地址,但只有1个是存在EEPROM里的,其它是软件声称和设置的;8.但如果驱动没有加载,网卡已经在设备树上,操作系统完成了步骤1-2的初始化,此时网卡的PHY应该是工作的,但因为没有人设置控制位(CTRL.SLU)来让MAC和PHY建立联系,所以MAC是不收包的.这个控制位在reset时会再设置成0;9.PHY可以被软件设置加电和断电, 断电状态除了接收管理命令以外,不会接收数据.另外,PHY还能工作在Smart PowerDown模式下,link down就进入省电状态;10.有些多口网卡,多个网口共享一个PHY, 所以BIOS里设置disbale了某个网口, 也未必会把PHY的电源关掉,反过来,也要小心地关掉PHY的电源;11.要详细了解PHY,最终还是要熟悉IEEE以太网的相关协议.。