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標題: STM系列（5）--STM32 以太網硬件設計—PHY [打印本頁]

作者: 小融一號 時間: 2017-2-24 11:40
標題: STM系列（5）--STM32 以太網硬件設計—PHY

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OSI 的 7 層基準模型中PHY 屬于第一層——物理層。PHY 是數據鏈路層的媒體訪問控制部分和媒體的接口。PHY 對所有傳輸的數據只是進行編碼轉化，沒有對有效數據信號進行任何分析或改變，但是 MAC 所有的數據傳輸都必須經過PHY 發送和接收才能傳輸到目標MAC。

PHY 還可以完成連接判斷，自動協商以及沖突檢測。MAC 可以通過修改 PHY 的寄存器完成對自動協商的監控，當然也可以讀取PHY 的寄存器來判斷PHY 的狀態。

一.PHY 寄存器

IEEE802.3 標準中定義了 PHY 的基本寄存器，寄存器偏移 00h ~ 0fh。其中最重要的就是 BCR（Basic Control Register, offset: 00h），BSR（Basic Status Register, offset: 01h）。

MAC 通過 SMI 接口訪問 BCR 來控制 PHY 的工作模式，也可以通過訪問 BSR 來得知 PHY 的工作狀態。需要注意的是，有時 PHY 的工作速率和工作模式不一定是通過訪問 BSR 來得到的，因此在使用 STM32 MAC 外設與不同的 PHY 通訊時，可能需要修改寄存器定義。以下是 ST 所提供的驅動中關于 PHY 寄存器的定義（節選自 stm32f4xx_hal_conf.h）。

/* Section 3: Common PHY Registers */
#define PHY_BCR ((uint16_t)0x00) /*!< Transceiver Basic Control Register */
#define PHY_BSR ((uint16_t)0x01) /*!< Transceiver Basic Status Register */

#define PHY_RESET ((uint16_t)0x8000) /*!< PHY Reset */
#define PHY_LOOPBACK ((uint16_t)0x4000) /*!< Select loop-back mode */
#define PHY_RESTART_AUTONEGOTIATION ((uint16_t)0x0200) /*!< Restart auto-negotiationfunction */

#define PHY_POWERDOWN ((uint16_t)0x0800) /*!< Select the power down mode */
#define PHY_AUTONEGO_COMPLETE ((uint16_t)0x0020) /*!< Auto-Negotiation process completed*/

/* Section 4: Extended PHY Registers */
#define PHY_SR ((uint16_t)0x10) /*!< PHY status register Offset */ #define PHY_LINK_STATUS ((uint16_t)0x0001) /*!< PHY Link mask */
#define PHY_SPEED_STATUS ((uint16_t)0x0002) /*!< PHY Speed mask */
#define PHY_DUPLEX_STATUS ((uint16_t)0x0004) /*!< PHY Duplex mask */

二．PHY AutoStrapping

現在的多數 PHY 都具有 AutoStrapping 功能，即可以在硬件設計時，通過上下拉電阻設定某些引腳的電平，PHY 復位后自動將引腳電平讀入指定的寄存器標志位，以相應的方式工作。需要注意的有以下幾項：

1.PHY 寄存器地址

SMI 接口訪問 PHY 時除了需要 PHY 的寄存器偏移，也需要 PHY 的地址，這個地址是在 AutoStrapping 中指定的。當然，隨后也可以通過 SMI 接口軟件修改 PHY 的寄存器地址。

/**
* @brief Reads a PHY register
* @param heth: pointer to a ETH_HandleTypeDef structure that contains
* the configuration information for ETHERNET module
* @param PHYReg: PHY register address, is the index of one of the 32 PHY register.
* This parameter can be one of the following values:
* PHY_BCR: Transceiver Basic Control Register,
* PHY_BSR: Transceiver Basic Status Register.
* More PHY register could be read depending on the used PHY
* @param RegValue: PHY register value
* @retval HAL status
*/
HAL_StatusTypeDef HAL_ETH_ReadPHYRegister(ETH_HandleTypeDef *heth, uint16_t PHYReg, uint32_t *RegValue)

2.工作模式

工作模式首先需要注意的是是否使能自動協商功能，自動協商遵循的原則就是雙方尋找最快的方式。也可以在不使能自動協商的情況下直接指定 PHY 的工作模式（例如半雙工 10Mbits/s）。在 ST 的驅動中，為了準確的獲得此信息，通過 SMI 接口讀取寄存器標志位。

3. LED 接口

PHY 中一般都包括指示 LED，用來指示鏈接狀態和 Activity 情況。這些也是可以在此項中設置的。

4. 其它

此外，PHY 的 AutoStrapping 中一般還具有 Loopback 等功能。

三．總結

MAC 和 PHY 并不困難，在應用時，硬件工程師應該閱讀 PHY 的參考手冊，并在原理圖中標明所選定的工作方式以方便軟件工程師編寫驅動程序。

文章來源：微信公眾號融創芯城（一站式電子元器件、PCB、PCBA購買服務平臺，項目眾包平臺，方案共享平臺）

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