關於乙太網路的MAC和PHY

問：如何?單片乙太網路微控制器？ 答：訣竅是將微控制器、乙太網路媒體接入控制器(MAC)和物理介面收發器(PHY)整合進同一晶片，這樣能去掉許多外接元器件。這種方案可使MAC和PHY實現很好的匹配，同時還可減小引腳數、縮小晶片面積。單片乙太網路微控制器還降低了功耗，特別是在採用掉電模式的情況下。 問：乙太網路MAC是什嗎？ 答：MAC就是媒體接入控制器。乙太網路MAC由IEEE-802.3乙太網路標準定義。它實現了一個資料連結層。最新的MAC同時支援10Mbps和100Mbps兩種速率。通常情況下，它實現MII介面。 問：什麼是MII？ 答：MII即媒體獨立介面，它是IEEE-802.3定義的乙太網路行業標準。它包括一個資料介面，以及一個MAC和PHY之間的管理介面(圖1)。資料介面包括分別用於發送器和接收器的兩條獨立通道。每條通道都有自己的資料、時鐘和控制訊號。MII資料介面總共需要16個訊號。管理介面是個雙訊號介面：一個是時鐘訊號，另一個是資料訊號。通過管理介面，上層能監視和控制PHY。 總結一下：MII可以理解為：MAC與Phy之間的交換介面。介面分兩類，一類是管理介面，用來管理Phy， 如對Phy寄存器的配置。另外一類是資料介面，用來與Phy之間收發資料。 例如TI的AM335X資料介面有15個訊號線，管理介面有2個訊號線。 資料介面，引腳定義：

   管理介面引腳定義：

問：乙太網路PHY是什嗎？

答：PHY是物理介面收發器，它實現物理層。IEEE-802.3標準定義了乙太網路PHY。它符合IEEE-802.3k中用於10BaseT(第14條)和100BaseTX(第24條和第25條)的規範。

 

問：造成乙太網路MAC和PHY單片整合難度高的原因是什嗎？

答：PHY整合了大量類比硬體，而MAC是典型的全數字器件。晶片面積及類比/數字混合架構是為什麼先將MAC整合進微控制器而將PHY留在片外的原因。更靈活、密度更高的晶片技術已經可以實現MAC和PHY的單晶片整合。

問： 除RJ-45介面外，還需要其它元件嗎？

答：需要其它元件。雖然PHY提供絕大多數類比支援，但在一個典型實現中，仍需外接6、7隻分立元件及一個區域網路絕緣模組。絕緣模組一般採用一個1：1的變壓器。這些組件的主要功能是為了保護PHY免遭由於電氣失誤而引起的損壞。

問：10BaseT和100BaseTX PHY實現方式不同的原因何在？

答：兩種實現的分組描述本質上是一樣的，但兩者的信令機制完全不同。其目的是阻止一種硬體實現容易地處理兩種速度。10BaseT採用曼徹斯特編碼，100BaseTX採用4B/5B編碼。

問：什麼是曼徹斯特編碼？

答：曼徹斯特編碼又稱曼徹斯特相位編碼，它通過相位變化來實現每個位(圖2)。通常，用一個刻度中部的上升沿表示“1”，下降沿表示“0”。周期末端的相位變化可忽略不計，但有時又可能需要將這種相位變化計算在內，這取決於前一位的值。

問：什麼是4B/5B編碼？

答：4B/5B編碼是一種塊編碼方式。它將一個4位的塊編碼成一個5位的塊。這就使5位塊內永遠至少包含2個“1”轉換，所以在一個5位塊內總能進行時鐘同步。該方法需要25%的額外開銷。

網卡的MAC和PHY

網卡工作在osi的最後兩層，物理層和資料連結層，物理層定義了資料傳送與接收所需要的電與光訊號、線路狀態、時鐘基準、資料編碼和電路等，並向資料連結層裝置提供標準介面。物理層的晶片稱之為PHY。資料連結層則提供定址機構、資料幀的構建、資料差錯檢查、傳送控制、向網路層提供標準的資料介面等功能。乙太網路卡中資料連結層的晶片稱之為MAC控制器。很多網卡的這兩個部分是做到一起的。他們之間的關係是pci匯流排接mac匯流排，mac接phy，phy接網線（當然也不是直接接上的，還有一個變壓裝置）。

PHY和MAC之間是如何傳送資料和相互溝通的。通過IEEE定義的標準的MII/GigaMII(Media Independed Interfade，介質獨立介面)介面串連MAC和PHY。這個介面是IEEE定義的。MII介面傳遞了網路的所有資料和資料的控制。

本文章轉載自CSDN，原創網友的連結未找到，在此表示對原創朋友的感謝。正在研究Phy和MAC之間的相互關係，感覺這篇文章寫的非常的好，收藏了，也推薦給大家。