mac和phy的工作原理

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1、MAC和PHY的工作原理高端服务器研发部系统硬件研发处MAC和PHY的工作原理网卡的构成MAC的工作原理PHY的工作原理以太网工作的机制网卡的构成网卡：网络适配器（NetworkInterfaceCard，简称NIC）网卡包括OSI模型的的两个层——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光与电信号、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。网卡的构成MAC芯片的主要功能实现MAC子层和LLC子层的功能；提供符合规范

2、的接口（PCI/PCIE等）以实现和主机的数据交换。通过MII与PHY相连。MII:MediaIndependentInterface,媒体独立接口MAC芯片的工作原理MAC芯片模块示意图总线接口模块一般是提供完整的PCI/PCIE总线的功能。包括中断，DMA，主从设备应答，PCI/PCIE配置管理，内存读写，内部寄存器访问等等。xROM模块指配置的串行EEPROM，它可提供MAC芯片需要的信息如硬件MAC地址等。有时还有远程启动的BOOTROM，可以远程启动本地主机。管理控制模块主要是芯片进行控制和管理，它主要是通过许多寄存器来进行的。协议处理/数据

3、转发模块主要是处理以太网的MAC协议，包括数据成帧，帧数据收发，以及出错时重发等等。收发FIFO，一般是16×8bit的FIFO，来提供数据的缓冲提供收发的性能。MII接口控制模块，把FIFO来的数据通过MII接口发送出去，并形成其它MII接口的控制信号。MAC层芯片主要是提供主机（或CPU）进行以太网收发的接口。在发送部分，它接收从CPU来的数据帧，并产生CRC校验，再通过物理层接口将其发送出去，如在发送中出现冲突等问题则还要进行重发等控制。在接收部分，它接收从物理层发来的数据组装成数据帧，并同时进行CRC校验。它判断以太网数据帧的目的地址是否与本机

4、的地址匹配，并根据主机的设置来判断是否向主机发中断报告各种情况（如收到一个完整的匹配数据帧或接收帧中出现错误等等）。CRC:CyclicRedundancyCheck”，中文名是“循环冗余码”。是数据通信领域中最常用的一种差错校验码，其特征是信息字段和校验字段的长度可以任意选定。PHY芯片的主要作用对端口LINK状态的判断自动协商，当然MAC可以修改PHY的寄存器间接控制自动协商完成MII（RMII）数据和串行数据流之间的转化：包括4B/5B的编码的转化（不包括10BASE-T）；串并转换；最后转换成低压信号，根据端口不同的工作模式转换方式也有所不同。

5、例如在100BASE-T下是MLT-3；在10BASE-T下是曼彻斯特编码在MII的工作方式下，完成冲突检测。若是工作于RMII模式下则此项任务由MAC完成。PS:在RMII的时候，冲突检测由MAC完成。MAC把TXEN和CRS_DV信号的“近似与”作为冲突的判定标准。CRS_DV：此信号是由MII接口中的RX_DV和CRS两个信号合并而成PHY的工作原理10M的MII的时钟是2.5M，100M的MII的时钟是25MPHY芯片包括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

6、子层。100MPHY的主要模块PCS(PHYSICALCODINGSUBLAYER)：提供4B/5B编码、串并转换以及冲突检测功能，同时只要TxEN无效就提供“idle”信号给PMD层.PMA(PHYSICALMEDIUMATTACHMENT)：提供对LINK状态的判断和载波侦听的功能，完成串行信号和NRZI信号之间的转化.PMD(PHYSICALMEDIUMDEPENDENT)：提供对信号的scrambling(扰频)/descrambling（解扰）；对信号进行编码，在100TX下是MLT-3,在10T下是Manchester.MII包含两部分，一

7、个数据接口，以及一个MAC和PHY之间的管理接口MDIO/MDC.扰码就是作有规律的随机化处理后的信码，目的是抑制线路码中的长连“0”和长连“1”，便于从线路信号中提取时钟信号。PHY芯片工作示意图MDIO/MDC的功能读取PHY的状态寄存器：端口的连接状态；自动协商是否完成；PHY选择的工作模式以及其它状态。写PHY的寄存器：强制端口的工作状态；指导PHY完成自动协商；修改端口灯的显示模式；控制Crossover、FEFI等功能是否实施。上电的时候，MAC修改PHY的寄存器，控制端口是否进行自动协商，以及自动协商的能力，包括双工、速度、流控等以太网的

8、工作的机制——CSMA/CDCSMA/CD（CarrierSense Multiple Acc