有關(guān)MAC、PHY和MII
有關(guān)MAC、PHY和MII以太網(wǎng)（Ethernet）是一種計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)，該技術(shù)基于IEEE制定的IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定了包括物理層的連線、電信號和介質(zhì)訪問層協(xié)議的內(nèi)容。以太網(wǎng)是當(dāng)前應(yīng)用最普遍的局域網(wǎng)技術(shù)。它很大程度上取代了其他局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，如令牌環(huán)、FDDI和ARCNET。歷經(jīng)100M以太網(wǎng)在上世紀(jì)末的飛速發(fā)展后，目前千兆以太網(wǎng)甚至10G以太網(wǎng)正在國際組織和領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)的推動(dòng)下不斷拓展應(yīng)用范圍。基于以太網(wǎng)的應(yīng)用一定時(shí)期內(nèi)是研究開發(fā)熱點(diǎn)。
ETHERNET的接口實(shí)質(zhì)是MAC通過MII總線控制PHY的過程。
MAC是Media Access Control 的縮寫，即媒體訪問控制子層協(xié)議。該協(xié)議位于OSI七層協(xié)議中數(shù)據(jù)鏈路層的下半部分，主要負(fù)責(zé)控制與連接物理層的物理介質(zhì)。在發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，MAC協(xié)議可以事先判斷是否可以發(fā)送數(shù)據(jù)，如果可以發(fā)送將給數(shù)據(jù)加上一些控制信息，最終將數(shù)據(jù)以及控制信息以規(guī)定的格式發(fā)送到物理層；在接收數(shù)據(jù)的時(shí)候，MAC協(xié)議首先判斷輸入的信息并是否發(fā)生傳輸錯(cuò)誤，如果沒有錯(cuò)誤，則去掉控制信息發(fā)送至LLC層。以太網(wǎng)MAC由IEEE-802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)定義。
MII即媒體獨(dú)立接口： “媒體獨(dú)立”表明在不對MAC硬件重新設(shè)計(jì)或替換的情況下，任何類型的PHY設(shè)備都可以正常工作。包括分別用于發(fā)送器和接收器的兩條獨(dú)立信道。每條信道都有自己的數(shù)據(jù)、時(shí)鐘和控制信號。MII數(shù)據(jù)接口總共需要16個(gè)信號，包括TX_ER，TXD<3:0>，TX_EN，TX_CLK，COL，RXD<3:0>，RX_EX，RX_CLK，CRS，RX_DV等。
具體定義如下：
MII標(biāo)準(zhǔn)定義了一組寄存器，向這組寄存器寫入數(shù)據(jù)就可以操縱數(shù)據(jù)發(fā)送。管理接口（MDC(clock),MDIO(data) ），MAC層對PHY作讀取與寫入用的一組訊號
◇ MDC--配置接口時(shí)鐘
◇ MDIO--配置接口data
◇TX_CLK,RX_CLK：時(shí)鐘,輸入做為data sampling reference用的兩組clock，頻率應(yīng)為25MHz
◇TX[0:3]，RX[0:3]： 數(shù)據(jù)Bus，各4-bit的輸出、輸入。
◇TX_EN,RX_EN：使能信號，通知對方準(zhǔn)備輸入資料的輸出、輸入的啟動(dòng)訊號
◇RX_ER：接收數(shù)據(jù)出錯(cuò)指示信號
◇TX_ER：發(fā)送器錯(cuò)誤通知信號（用于破壞一個(gè)數(shù)據(jù)包）
◇RX_DV：接收數(shù)據(jù)有效指示信號
◇COL：沖突檢測（僅用于半雙工狀態(tài)），指示網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞。
◇CRS：做為carrier回復(fù)用的訊號。
MII以4位半字節(jié)方式傳送數(shù)據(jù)雙向傳輸，時(shí)鐘速率25MHz。其工作速率可達(dá)100Mb/s。MII管理接口是個(gè)雙信號接口，一個(gè)是時(shí)鐘信號，另一個(gè)是數(shù)據(jù)信號。通過管理接口，上層能監(jiān)視和控制PHY。其管理是使用SMI（Serial Management Interface）總線通過讀寫PHY的寄存器來完成的。PHY里面的部分寄存器是IEEE定義的，這樣PHY把自己的目前的狀態(tài)反映到寄存器里面，MAC通過SMI總線不斷的讀取PHY的狀態(tài)寄存器以得知目前PHY的狀態(tài)，例如連接速度，雙工的能力等。當(dāng)然也可以通過SMI設(shè)置PHY的寄存器達(dá)到控制的目的，例如流控的打開關(guān)閉，自協(xié)商模式還是強(qiáng)制模式等。不論是物理連接的MII總線和SMI總線還是PHY的狀態(tài)寄存器和控制寄存器都是有IEEE的規(guī)范的，因此不同公司的MAC和PHY一樣可以協(xié)調(diào)工作。當(dāng)然為了配合不同公司的PHY的自己特有的一些功能，驅(qū)動(dòng)需要做相應(yīng)的修改。
PHY是物理接口收發(fā)器，它實(shí)現(xiàn)物理層。包括MII/GMII（介質(zhì)獨(dú)立接口）子層、PCS（物理編碼子層）、PMA（物理介質(zhì)附加）子層、PMD（物理介質(zhì)相關(guān)）子層、MDI子層。100BaseTX采用4B/5B編碼。PHY在發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，收到MAC過來的數(shù)據(jù)（對PHY來說，沒有幀的概念，對它來說，都是數(shù)據(jù)而不管什么地址，數(shù)據(jù)還是CRC），每4bit就增加1bit的檢錯(cuò)碼，然后把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為串行流數(shù)據(jù)，再按照物理層的編碼規(guī)則把數(shù)據(jù)編碼，再變?yōu)槟M信號把數(shù)據(jù)送出去。收數(shù)據(jù)時(shí)的流程反之。PHY還有個(gè)重要的功能就是實(shí)現(xiàn)CSMA/CD的部分功能。它可以檢測到網(wǎng)絡(luò)上是否有數(shù)據(jù)在傳送，如果有數(shù)據(jù)在傳送中就等待，一旦檢測到網(wǎng)絡(luò)空閑，再等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間后將送數(shù)據(jù)出去。如果兩個(gè)碰巧同時(shí)送出了數(shù)據(jù)，那樣必將造成沖突，這時(shí)候，沖突檢測機(jī)構(gòu)可以檢測到?jīng)_突，然后各等待一個(gè)隨機(jī)的時(shí)間重新發(fā)送數(shù)據(jù)。這個(gè)隨機(jī)時(shí)間很有講究的，并不是一個(gè)常數(shù)，在不同的時(shí)刻計(jì)算出來的隨機(jī)時(shí)間都是不同的，而且有多重算法來應(yīng)付出現(xiàn)概率很低的同兩臺主機(jī)之間的第二次沖突。通信速率通過雙方協(xié)商，協(xié)商的結(jié)果是兩個(gè)設(shè)備中能同時(shí)支持的最大速度和最好的雙工模式。這個(gè)技術(shù)被稱為Auto Negotiation或者NWAY。隔離變壓器把PHY送出來的差分信號用差模耦合的線圈耦合濾波以增強(qiáng)信號，并且通過電磁場的轉(zhuǎn)換耦合到連接網(wǎng)線的另外一端。RJ-45中1、2是傳送數(shù)據(jù)的，3、6是接收數(shù)據(jù)的。新的PHY支持AUTO MDI-X功能(也需要隔離變壓器支持)。它可以實(shí)現(xiàn)RJ-45接口的1、2上的傳送信號線和3、6上的接收信號線的功能自動(dòng)互相交換
網(wǎng)卡工作在osi的最后兩層，物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，物理層定義了數(shù)據(jù)傳送與接收所需要的電與光信號、線路狀態(tài)、時(shí)鐘基準(zhǔn)、數(shù)據(jù)編碼和電路等，并向數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)接口。物理層的芯片稱之為PHY。數(shù)據(jù)鏈路層則提供尋址機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)幀的構(gòu)建、數(shù)據(jù)差錯(cuò)檢查、傳送控制、向網(wǎng)絡(luò)層提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口等功能。以太網(wǎng)卡中數(shù)據(jù)鏈路層的芯片稱之為MAC控制器。很多網(wǎng)卡的這兩個(gè)部分是做到一起的。他們之間的關(guān)系是pci總線接mac總線，mac接phy，phy接網(wǎng)線（當(dāng)然也不是直接接上的，還有一個(gè)變壓裝置）。
MAC 和PHY 一個(gè)是數(shù)據(jù)鏈路層 一個(gè)是物理層 兩者通過MII傳送數(shù)據(jù)。
