SylixOS MII總線層解析
1.原理概述 框架
1.1 網卡驅動概述 函數
一塊以太網網卡包括OSI模型的兩個層：物理層和數據鏈路層。數據鏈路層的芯片簡稱爲MAC控制器，物理層的芯片簡稱爲PHY。測試
MAC主要負責控制與鏈接物理層的物理介質。在發送數據時，MAC先判斷是否能夠發送數據，若是能夠發送，給數據加上控制信息，最終將數據及控制信息按規定的格式發送到物理層；在接收數據的時候，MAC先判斷信息是否發生傳輸錯誤，若是沒有錯誤，去掉控制信息發送至LLC層。該層協議由IEEE-802.3以太網標準定義。ui
PHY是物理接口收發器，它實現物理層。IEEE-802.3標準定義了以太網PHY。在發送數據時，收到MAC數據,把並行數據轉化爲串行流數據，再按照物理層的編碼規則編碼，再變爲模擬信號發送數據。收數據時流程反之。PHY還有個重要的功能是實現CSMA/CD的部分功能。編碼
PHY和MAC之間的關係是PCI總線接MAC總線，MAC接PHY，PHY接網線。rest
在以太網網卡驅動中，徹底能夠將PHY芯片的驅動抽象，作成通用接口。（IEEE802.3定義PHY芯片地址0-15寄存器的功能，地址16-31寄存器留給芯片製造商自由定義）。code
2.技術實現 接口
2.1 PHY驅動目錄 ip
PHY芯片驅動在SylixOS的Base中已經給出，如圖 3.1所示。ci
圖 3.1 PHY驅動目錄
SylixOS提供的PHY芯片驅動能支持10Mb，100Mb，1000Mb的連接能力。
2.2 PHY驅動框架
PHY驅動大體流程爲：
初始化組件庫（信號量，定時器）。
選擇自動查找/指定查找PHY設備。
選擇自動協商/指定連接模式。
啓用定時器每隔一段時間查詢連接狀態。
如圖 3.2所示。
圖 3.2 PHY驅動框架
在網卡驅動中，先對程序清單 3.1進行傳參，再調用API_MiiPhyInit接口就能完成PHY芯片初始化。
程序清單 3.1 傳參
pmiidrv->MIID_phydev.PHY_pPhyDrvFunc->PHYF_pfuncWrite = (FUNCPTR)__miiPhyWrite;
pmiidrv->MIID_phydev.PHY_pPhyDrvFunc->PHYF_pfuncRead = (FUNCPTR)__miiPhyRead;
pmiidrv->MIID_phydev.PHY_pPhyDrvFunc->PHYF_pfuncLinkDown = (FUNCPTR)__miiLinkStatus;
pmiidrv->MIID_phydev.PHY_pvMacDrv = pmiidrv;
pmiidrv->MIID_phydev.PHY_ucPhyAddr = ENET_PHYADDR;
pmiidrv->MIID_phydev.PHY_uiPhyID = FEC_ENET_PHYID;
pmiidrv->MIID_phydev.PHY_uiPhyIDMask = 0x00000000; /* 同系列芯片不一樣信號識別 */
pmiidrv->MIID_phydev.PHY_uiTryMax = 100;
pmiidrv->MIID_phydev.PHY_uiLinkDelay = 100; /* 延時100毫秒自動協商過程 */
pmiidrv->MIID_phydev.PHY_uiPhyFlags = MII_PHY_AUTO | /* 自動協商標誌 */
MII_PHY_FD | /* 全雙工模式 */
MII_PHY_100 | /* 100Mbit */
MII_PHY_10 | /* 10Mbit */
MII_PHY_HD | /* 半雙工模式 */
MII_PHY_MONITOR; /* 啓用自動監視功能 */
MAC能對PHY芯片進行讀寫操做（miiPhyWrite函數，miiPhyRead函數）。
連接狀態變化函數（miiLinkStatus函數，打印連接信息並進行相關操做）。
控制參數傳參（PHY驅動會根據傳入參數進行不一樣操做，如是否開啓自動協商，選擇速度/雙工模式，開啓自動監視功能）。
2.3 具體實現
2.3.1 API_MiiPhyInit函數實現
API_MiiPhyInit函數會根據傳入參數分別執行初始化組件庫，查找PHY設備，設置連接能力。
PHY驅動提供鏈表將有效PHY設備加入到MII鏈表，能對多個PHY芯片進行操做。
如程序清單 3.2所示。
程序清單 3.2 API_MiiPhyInit函數實現
INT API_MiiPhyInit (PHY_DEV *pPhyDev)
{
……
if (API_MiiLibInit() == MII_ERROR) {
return (MII_ERROR);
}
if (pPhyDev->PHY_ucPhyAddr == 0) { /* Auto scan phy device */
if (API_MiiPhyScan(pPhyDev) == MII_ERROR) {
_DebugHandle(__ERRORMESSAGE_LEVEL, "can not find phy device.\r\n");
return (MII_ERROR);
}
} else { /* Test specific phy device */
if (API_MiiPhyProbe(pPhyDev) != MII_OK) {
MII_DEBUG_ADDR("can not find phy device. addr[%02x]\r\n",
pPhyDev->PHY_ucPhyAddr);
return (MII_ERROR);
}
if (API_MiiPhyDiagnostic(pPhyDev) != MII_OK) {
return (MII_ERROR);
}
}
……
if (API_MiiPhyLinkSet(pPhyDev) != MII_OK) {
MII_DEBUG_ADDR("mii: found phy [%02x], but Link-Down.\r\n",
pPhyDev->PHY_ucPhyAddr);
}
usPhyStatus = pPhyDev->PHY_usPhyStatus; /* Remember Link Status */
/* Get The New Status */
……
return (iRet); /* MII_ERROR or MII_OK */
}
2.3.2 API_MiiLibInit函數實現
API_MiiLibInit函數初始化組件庫。大體爲建立信號量，定時器，並開啓定時器，檢測連接能力。（__miiPhyMonitor函數主要讀取PHY芯片狀態，更新狀態信息）。
如程序清單 3.3所示。
程序清單 3.3 API_MiiLibInit函數實現
INT API_MiiLibInit (VOID)
{
……
_G_hMiiMSem = API_SemaphoreMCreate("mii_lock", LW_PRIO_DEF_CEILING,
LW_OPTION_WAIT_PRIORITY | LW_OPTION_DELETE_SAFE |
LW_OPTION_INHERIT_PRIORITY | LW_OPTION_OBJECT_GLOBAL,
LW_NULL); /* Create MII Mutex Semaphore */
_G_hMiiTimer = API_TimerCreate("mii_timer", LW_OPTION_ITIMER | LW_OPTION_OBJECT_GLOBAL, LW_NULL);
if (_G_hMiiTimer == 0) { /* Create mii timer */
return (MII_ERROR);
}
……
if (API_TimerStart(_G_hMiiTimer, /* Start Phy Monitor */
(MII_LINK_CHK_DELAY * LW_TICK_HZ),
LW_OPTION_AUTO_RESTART,
(PTIMER_CALLBACK_ROUTINE)__miiPhyMonitor,
LW_NULL)) {
API_SemaphoreMDelete(&_G_hMiiMSem);
return (MII_ERROR);
}
……
return (MII_OK);
}
2.3.3 API_MiiPhyScan函數實現
API_MiiPhyScan函數自動查找PHY設備。大體爲從0-32對全部PHY設備地址進行查找，若存在設備，測試PHY是否有效。
如程序清單 3.4所示。
程序清單 3.4 API_MiiPhyScan函數實現
INT API_MiiPhyScan (PHY_DEV *pPhyDev)
{
……
for (i = 0; i < MII_MAX_PHY_NUM; i++, pPhyDev->PHY_ucPhyAddr++) {
iRet = API_MiiPhyProbe(pPhyDev);
if (iRet != MII_OK) {
continue;
}
if (API_MiiPhyDiagnostic(pPhyDev) != MII_OK) {
return (MII_ERROR);
}
return (MII_OK); /* Found a Valid PHY */
}
return (MII_PHY_NULL);
}
2.3.4 API_MiiPhyProbe，API_MiiPhyDiagnostic函數實現
API_MiiPhyProbe函數檢測PHY設備是否存在，大體爲讀取PHY寄存器ID，進行匹配，返回是否成功。如程序清單 3.5所示。
程序清單 3.5 API_MiiPhyProbe函數實現
INT API_MiiPhyProbe (PHY_DEV *pPhyDev)
{
……
if (MII_READ(pPhyDev, MII_PHY_ID1_REG, &usID1) == MII_ERROR) {
return (MII_ERROR);
}
if (MII_READ(pPhyDev, MII_PHY_ID2_REG, &usID2) == MII_ERROR) {
return (MII_ERROR);
}
uiPhyID = usID1 | (usID2 << 16);
if ((pPhyDev->PHY_uiPhyID & pPhyDev->PHY_uiPhyIDMask) !=
(uiPhyID & pPhyDev->PHY_uiPhyIDMask)) {
return (MII_PHY_NULL); /* phyId不匹配 */
}
return (MII_OK); /* phyId匹配 */
}
API_MiiPhyDiagnostic函數測試PHY是否有效，具體爲復位PHY是否成功，檢測PHY是否處於物理隔離狀態。如程序清單 3.6所示。
程序清單 3.6 API_MiiPhyDiagnostic函數實現
INT API_MiiPhyDiagnostic (PHY_DEV *pPhyDev)
{
……
iRet = MII_WRITE(pPhyDev, ucRegAddr, usData); /* Reset the PHY */
if (iRet != MII_OK) {
return (MII_ERROR);
}
for (i = 0; i < pPhyDev->PHY_uiTryMax; i++) {
API_TimeMSleep(pPhyDev->PHY_uiLinkDelay);
if (MII_READ(pPhyDev, ucRegAddr, &usData) == MII_ERROR) {
return (MII_ERROR);
}
}
……
usData = MII_CTRL_NORM_EN; /* re-enable the chip */
if (MII_WRITE(pPhyDev, ucRegAddr, usData) == MII_ERROR) {
return (MII_ERROR);
}
for (i = 0; i < pPhyDev->PHY_uiTryMax; i++) {
API_TimeMSleep(pPhyDev->PHY_uiLinkDelay);
if (MII_READ(pPhyDev, ucRegAddr, &usData) == MII_ERROR) {
return (MII_ERROR);
}
return (MII_OK);
}
2.3.5 API_MiiPhyLinkSet函數實現
API_MiiPhyLinkSet函數設置PHY連接模式。如程序清單 3.7所示。
程序清單 3.7 API_MiiPhyLinkSet函數實現
INT API_MiiPhyLinkSet (PHY_DEV *pPhyDev)
{
……
if (__miiAbilFlagUpdate(pPhyDev) == MII_ERROR) {
return (MII_ERROR);
}
……
iRet = API_MiiPhyModeSet(pPhyDev);
……
return (MII_OK);
}
API_MiiPhyModeSet函數根據參數選擇自動協商/手動設置。
如程序清單 3.8所示。
程序清單 3.8 API_MiiPhyModeSet函數實現
INT API_MiiPhyModeSet (PHY_DEV *pPhyDev)
{
if (pPhyDev->PHY_uiPhyFlags & MII_PHY_AUTO) { /* AutoNegotiation enabled */
if (__miiAutoNegotiate(pPhyDev) == MII_OK) {
return (MII_OK);
}
} else { /* 未開啓自動協商功能 */
if (__miiModeForce(pPhyDev) == MII_OK) {
if (__miiFlagsHandle(pPhyDev) == MII_OK) { /* handle some flags */
return (MII_OK);
}
}
}
return (MII_ERROR);
}
__miiAutoNegotiate函數進行自動協商並檢查協商是否成功。__miiBasicCheck用於檢查是否link up/remote fault。如程序清單 3.9所示。
程序清單 3.9 __miiAutoNegotiate函數實現
static INT __miiAutoNegotiate (PHY_DEV *pPhyDev)
{
……
/*
* start the auto-negotiation process: return
* only in case of fatal error.
*/
iRet = __miiAutoNegStart(pPhyDev);
……
/* check the negotiation was successful */
if (!(pPhyDev->PHY_uiPhyFlags & MII_PHY_NWAIT_STAT)) {
if (__miiAnCheck(pPhyDev) == MII_OK) {
return (MII_OK);
}
}
return (MII_ERROR);
}
__miiAutoNegStart函數開始自動協商。具體爲開始自動協商並根據傳入參數選擇等待自動協商結束/當即返回。如程序清單 3.10所示。
程序清單 3.10 __miiAutoNegStart函數實現
static INT __miiAutoNegStart (PHY_DEV *pPhyDev)
{
……
/*
* restart the auto-negotiation process
*/
ucRegAddr = MII_CTRL_REG;
usData = (MII_CTRL_RESTART | MII_CTRL_AUTO_EN);
if (MII_WRITE(pPhyDev, ucRegAddr, usData) != MII_OK) {
return (MII_ERROR);
}
/*
* let's check the PHY status for completion
*/
if (!(pPhyDev->PHY_uiPhyFlags & MII_PHY_NWAIT_STAT)) {
ucRegAddr = MII_STAT_REG;
do { /* spin until it is done */
API_TimeMSleep(pPhyDev->PHY_uiLinkDelay);
if (i++ == pPhyDev->PHY_uiTryMax)
break;
if (MII_READ(pPhyDev, ucRegAddr, &usPhyStatus) != MII_OK) {
return (MII_ERROR);
}
} while ((usPhyStatus & MII_SR_AUTO_NEG) != MII_SR_AUTO_NEG);
……
return (MII_OK);
}
2.3.6 __miiModeForce函數實現
__miiModeForce函數根據傳入參數，設成指定連接模式（若多個參數，指定最高連接模式）。如程序清單 3.11所示。
程序清單 3.11 __miiModeForce函數實現
static INT __miiModeForce (PHY_DEV *pPhyDev)
{
…… /* 100Mb/s full */
if (MII_PHY_FLAGS_JUDGE(MII_PHY_100) && MII_PHY_FLAGS_JUDGE(MII_PHY_FD)) {
usData = MII_CTRL_NORM_EN;
usData |= MII_CTRL_100;
usData |= MII_CTRL_FDX;
__miiForceAttempt(pPhyDev, usData);
MII_PHY_ABILITY_FLAGS_SET(MII_PHY_100 | MII_PHY_FD);
return (MII_OK);
}
……
return (MII_ERROR);
}
__miiForceAttempt函數設成指定連接模式，並檢查PHY狀態。__miiBasicCheck函數用於檢查PHY狀態是否正確。如程序清單 3.12所示。
程序清單 3.12 __miiForceAttempt函數實現
static INT __miiForceAttempt (PHY_DEV *pPhyDev, UINT16 usData)
{
if (MII_WRITE(pPhyDev, MII_CTRL_REG, usData) != MII_OK) {
return (MII_ERROR);
}
if (__miiBasicCheck(pPhyDev) != MII_OK) {
return (MII_ERROR);
}
return (MII_OK);
}
2.3.7 __miiPhyMonitor函數實現
__miiPhyMonitor函數持續監測PHY狀態。具體爲每隔一段時間檢測PHY連接狀態並更新狀態信息，當檢測到爲失去連接時調用PHYF_pfuncLinkDown函數（實際爲以前的miiLinkStatus函數）。如程序清單 3.13所示。
程序清單 3.13 __miiPhyMonitor函數實現
static INT __miiPhyMonitor (VOID)
{
……
iRet = MII_READ(pPhyDev, MII_STAT_REG, &usPhyStatus);
if (iRet == MII_ERROR) {
goto __mii_monitor_exit;
}
/*
* is the PHY's status link changed?
*/
if ((pPhyDev->PHY_usPhyStatus & MII_SR_LINK_STATUS) !=
(usPhyStatus & MII_SR_LINK_STATUS)) {
if (usPhyStatus & MII_SR_LINK_STATUS) {
if (pPhyDev->PHY_uiPhyFlags & MII_PHY_AUTO) {
__miiAbilFlagUpdate(pPhyDev);
__miiPhyUpdate(pPhyDev);
} else {
__miiFlagsHandle(pPhyDev);
}
}
if (pPhyDev->PHY_pPhyDrvFunc->PHYF_pfuncLinkDown != LW_NULL) {
API_NetJobAdd((VOIDFUNCPTR)(pPhyDev->PHY_pPhyDrvFunc->PHYF_pfuncLinkDown),
(PVOID)(pPhyDev->PHY_pvMacDrv), 0, 0, 0, 0, 0);
pPhyDev->PHY_usPhyStatus = usPhyStatus;
}
……
return (iRet);
}
2.4 實際運用
static INT __miiPhyMonitor (VOID)
{
……
iRet = MII_READ(pPhyDev, MII_STAT_REG, &usPhyStatus);
if (iRet == MII_ERROR) {
goto __mii_monitor_exit;
}
/*
* is the PHY's status link changed?
*/
if ((pPhyDev->PHY_usPhyStatus & MII_SR_LINK_STATUS) !=
(usPhyStatus & MII_SR_LINK_STATUS)) {
if (usPhyStatus & MII_SR_LINK_STATUS) {
if (pPhyDev->PHY_uiPhyFlags & MII_PHY_AUTO) {
__miiAbilFlagUpdate(pPhyDev);
__miiPhyUpdate(pPhyDev);
} else {
__miiFlagsHandle(pPhyDev);
}
}
if (pPhyDev->PHY_pPhyDrvFunc->PHYF_pfuncLinkDown != LW_NULL) {
API_NetJobAdd((VOIDFUNCPTR)(pPhyDev->PHY_pPhyDrvFunc->PHYF_pfuncLinkDown),
(PVOID)(pPhyDev->PHY_pvMacDrv), 0, 0, 0, 0, 0);
pPhyDev->PHY_usPhyStatus = usPhyStatus;
}
……
return (iRet);
}
__phyInit函數爲在實際網卡驅動中編寫的PHY芯片初始化驅動程序。具體爲調用miiDrvInit函數寫入參數，調用API_MiiPhyInit函數進行PHY芯片初始化。
如程序清單 3.14所示。
程序清單 3.14 __phyInit函數實現
static INT __phyInit (struct netdev *pNetDev)
{
……
pEnet = &_G_enetInfo;
pnetdev = &pEnet->ENET_netdev;
pmiidrv = miiDrvInit();
if (!pmiidrv) {
return (PX_ERROR);
}
pEnet->ENET_miidrv = pmiidrv;
pmiidrv->MIID_enet = pEnet;
pnetdev->priv = (PVOID)pEnet;
iRet = API_MiiPhyInit(&(pEnet->ENET_miidrv->MIID_phydev));
if (iRet == MII_OK) {
pEnet->ENET_iMiiInit = 1;
}
return (ERROR_NONE);
}
miiDrvInit函數將API_MiiPhyInit中須要用的參數進行傳參。封裝MAC對PHY的讀寫函數，指定工做模式。如程序清單 3.15所示。
程序清單 3.15 miiDrvInit函數實現
MII_DRV *miiDrvInit (VOID)
{
……
pmiidrv->MIID_phydev.PHY_pPhyDrvFunc->PHYF_pfuncWrite = (FUNCPTR)miiPhyWrite;
pmiidrv->MIID_phydev.PHY_pPhyDrvFunc->PHYF_pfuncRead = (FUNCPTR)miiPhyRead;
pmiidrv->MIID_phydev.PHY_pPhyDrvFunc->PHYF_pfuncLinkDown = (FUNCPTR)miiLinkStatus;
pmiidrv->MIID_phydev.PHY_pvMacDrv = pmiidrv;
pmiidrv->MIID_phydev.PHY_ucPhyAddr = ENET_PHYADDR;
pmiidrv->MIID_phydev.PHY_uiPhyID = FEC_ENET_PHYID;
pmiidrv->MIID_phydev.PHY_uiPhyIDMask = 0x00000000; /* 同系列芯片不一樣信號識別 */
pmiidrv->MIID_phydev.PHY_uiTryMax = 100;
pmiidrv->MIID_phydev.PHY_uiLinkDelay = 100; /* 延時100毫秒自動協商過程 */
pmiidrv->MIID_phydev.PHY_uiPhyFlags = MII_PHY_AUTO | /* 自動協商標誌 */
MII_PHY_FD | /* 全雙工模式 */
MII_PHY_100 | /* 100Mbit */
MII_PHY_10 | /* 10Mbit */
MII_PHY_HD | /* 半雙工模式 */
MII_PHY_MONITOR; /* 啓用自動監視功能 */
return (pmiidrv);
}
- 1. SylixOS CAN總線報文淺析
- 2. SylixOS USB總線原理淺析
- 3. SylixOS IO層源代碼解析
- 4. SylixOS 基於AT91SAM9X25的CAN總線傳輸流程解析
- 5. SylixOS CAN總線初始化流程解析
- 6. SylixOS線程調度淺析
- 7. SylixOS DSP upgrade命令解析
- 8. SylixOS iMX6平臺I2C總線驅動
- 9. SylixOS CAN總線驅動之三
- 10. SylixOS DNS淺析
- 更多相關文章...
- • XML DOM 解析器 - XML DOM 教程
- • TCP報文格式解析 - TCP/IP教程
- • 適用於PHP初學者的學習線路和建議
- • 互聯網組織的未來：剖析GitHub員工的任性之源
-
每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。
- 1. 升級Gradle後報錯Gradle‘s dependency cache may be corrupt (this sometimes occurs
- 2. Smarter, Not Harder
- 3. mac-2019-react-native 本地環境搭建(xcode-11.1和android studio3.5.2中Genymotion2.12.1 和VirtualBox-5.2.34 )
- 4. 查看文件中關鍵字前後幾行的內容
- 5. XXE萌新進階全攻略
- 6. Installation failed due to: ‘Connection refused: connect‘安卓studio端口占用
- 7. zabbix5.0通過agent監控winserve12
- 8. IT行業UI前景、潛力如何？
- 9. Mac Swig 3.0.12 安裝
- 10. Windows上FreeRDP-WebConnect是一個開源HTML5代理，它提供對使用RDP的任何Windows服務器和工作站的Web訪問