物理層PHY 和 網絡層MAC

 

PHY模塊簡介

物理層位於OSI最底層，物理層協議定義電氣信號、線的狀態、時鐘要求、數據編碼和數據傳輸用的鏈接器。 物理層的器件稱爲PHY。

 

 上圖裏的灰色方框圖裏的就是PHY芯片內部模塊圖。 MAC器件經過MII接口來與PHY進行數據交換。 從圖中能夠看到向外發送數據和從外部接收數據時PHY所要作的一些工做。 能夠簡單理解成：

• 向外部發送數據時， MAC經過MII向PHY傳送數據， 這些數據經過編碼等處理， 最後再轉成模擬信號發送出去。
• 從外部接收數據時，模擬信號先轉成數字信號，再通過解碼獲得數據， 通過MII送到MAC。

 

PHY與MAC的通迅接口

PHY與MAC的經過MII（Media Independ Interface)來通迅， 其工做內容包括：

• 數據接口， 有RX/TX兩條獨立的通道。
• 管理接口， 由時鐘信號和數據信號組成， 能夠用來控制和監視PHY的工做。

在MII的基礎上， 後來又有了：

1. RMII(Reduced Media Independant Interface)， 簡化了MII， 比MII用的信號線更少。
2. GMII(Gigabit Media Independent Interface)， 即先兆的MII接口
3. RGMII (Reduced Gigabit Media Independent Interface)

 

PHY與RJ45的鏈接

PHY上有大量模擬器件， MAC是全數字器件， 如今的IC技術已經能夠將PHY和MAC集成在單芯片內。

在外部， PHY外部鏈接RJ45接口， 一般在PHY和RJ45之間放置一個1：1的隔離變壓器(Transformer)做爲絕緣模塊， 有幾個考慮：

1. 1.  芯片工做時產生的信號傳送到很遠的地方會有較大的直流份量損失
   2. 若是PHY和RJ45直連， 電磁感應和靜電很容易形成芯片損壞
   3. 電網環境不一樣形成鏈接兩端的0V電平不一致， 致使很大的電流會從電勢高的設備流向電勢低的設備。

 以太網MAC功能和基本原理

做爲以太網設備的一部分，MAC是數據鏈路層的一個子層。 MAC負責執行帶衝突檢測的載波偵聽多路訪問協議， 即CSMA/CD協議。 它完成如下功能：

• 把數據封裝成幀， 包括對幀進行界定， 實現幀同步， 對目的MAC地址和源MAC地址進行處理， 在與PHY發生傳輸錯誤時對幀進行處理。
• 對PHY的控制。