物理層芯片稱為PHY、數據鏈路層芯片稱為MAC。

可以看到PHY的數據是RJ45網絡接口（網線口）穿過了的差分信號，而PHY作用就是將差分信號轉為數字信號，這塊內容不用深究，制造商都設計好了。

那我們干什么呢？（主要是對phy芯片進行模式選擇，比如工作速率，工作模式）

為什么要熟悉RJ45網口

上面說到針對phy芯片我們只要進行模式選擇（下文會介紹使用mdio接口，通過寄存器控制）

那模式選擇后，如何查看是否有效呢？最簡單直接的就是通過RJ45網口的指示燈查看

RJ45 座子上一般有兩個燈，一個黃色(橙色)，一個綠色，綠色亮的話表示網絡連接正常，黃色閃爍的話說明當前正在進行網絡通信，黃燈閃動頻率快表示網速好，這兩個燈由 PHY 芯片控制。

如果不懂物理層和數據鏈路層可以看一下網絡七層協議。

兩個模塊進行通信

下圖是兩個主控直接的通信，比如我們的電腦 和 路由器?，但是如果沒有中間的介質還能連接網絡嗎？答案是可以的。

如果phy芯片沒有，那么可以直接通過兩個mac連接進行通信，之所以需要mac 、phy、變壓器的目的是為了轉換數據類型適配所以的網線，但是在一些電路上，沒必要加這么多東西。

比如搭載 Linux系統的arm芯片想要網絡，可以直接通過mac和網卡芯片連接獲取，這時候就需要通過RGMII接口或者MII接口 和?MDIO?連接網卡芯片。

（網卡芯片內置也是mac+phy，有的只有mac 層這個要看具體的手冊）

什么是MDIO協議

mido協議即SMI協議。

SMI協議也是一種通信協議類似與I2C協議但是通信方式不一樣。

SMI包含兩根信號線，一個MDC時鐘線，一個MDIO雙向傳輸的數據線。如下圖為SMI應用框圖。STA設備通過MDIO接口與PHY通信。STA（StaTIon Management）為主控設備，比如MCU、MAC、ONU等。

PHY為從設備。一個STA最多管理32個PHY。MDC信號由STA控制，MDIO信號根據通信方式的不同可以由STA或者PHY接管控制。如圖通常MDIO會接一個電阻上拉至接口電源。

MDIO的作用?

從上面的連接圖可以看到MDIO是用來連接主設備和多個PHY設備，并且通過MDIO來傳輸數據。

那么傳輸的是數據是哪些呢？主要是傳輸鏈接狀態、傳輸速度與選擇、斷電、低功率休眠狀態、TX/RX模式選擇、自動協商控制、環回模式控制等。

MDIO沒那么重要

MDIO在上面說到的兩個模塊通信，我提到了 arm芯片和網卡芯片直接需要，那么這個真的有必要嗎？其實沒必要連接?。。?/p>

換個話說 不連接也可以使得網絡暢通，因為網絡的數據傳輸時靠RGMII不是靠MDIO，MDIO的作用僅僅只是用來查看一些狀態和功能，還有簡單的控制，而這些簡單的控制是完全可以有網卡芯片內置去寫死，arm層只要和網卡的寫的一直就可以通訊。

但是為什么很多時候需要通過mdio來進行讀寫控制，這個只是在網絡通訊正常后的升級優化，用來方便查看狀態，就像寫了個前端網頁來看后臺數據。

如果mido沒有讀通，或者讀取的數據是0xfffff，那么不一定是mdio的問題，很多時候是網卡本身沒有啟動！

MDIO讀寫時序

Preamble：32bits的前導碼

Start：2bit的開始位。

OP Code：2bits的操作碼，10表示讀，01表示寫。

PHYAD：5bits的PHY地址。

REGAD：5bits的寄存器地址，即要讀或寫的寄存器。

Turn Around：2bits的TA，在讀命令中，MDIO在此時由MAC驅動改為PHY驅動，并等待一個時鐘周期準備發送數據。在寫命令中，不需要MDIO方向發生變化，則只是等待兩個時鐘周期準備寫入數據。

Data：16bits數據，在讀命令中，PHY芯片將讀到的對應PHYAD的REGAD寄存器的數據寫到Data中，在寫命令中，MAC將要寫入對應PHYAD的REGAD寄存器的值寫入Data中。

Idle：空閑狀態，此時MDIO無源驅動，處高阻狀態，但一般用上拉電阻使其處在高電平，上拉電阻一般為1.5K。

為什么說讀取的phy最多32個

因為mdio中讀取的phy只提供5bit的字節即最高11111 轉成十進制就是31即0-31就是32個，但這是從讀取的方式判斷的，而mdio讀取是依照phy芯片本身地址空間就5位

為什么說reg地址最多32個？

同樣mdio中讀取的reg只提供5bit的字節即最高11111 轉成十進制就是31即0-31就是32個

PHY 芯片寄存器地址空間為 5 位，地址 0-31 共 32 個寄存器， IEEE 定義了 0-15 這 16 個寄存器的功能， 16~31 這 16 個寄存器由廠商自行實現。也就是說不管你用的哪個廠家的 PHY 芯片，其中 0~15 這 16 個寄存器是一模一樣的。?僅靠這 16 個寄存器是完全可以驅動起 PHY 芯片的，至少能保證基本的網絡數據通信。

一些感想

這個也是我看了大量的參考文獻和一步步的實踐總結的經驗，中間花了幾百塊問過知乎的博主和一些領域內的人，都沒有講解的很細致，最后還是通過實踐，把每一層都走一遍，把變壓器去掉，把phy去掉，linux系統的網卡函數看了一遍，phy芯片的手冊有看了很多。

本篇文章想幫助很多像我一樣的有些剛入行的打工人（我是個女生，內向靦腆但是又較真，學的嵌入式，入了這行，不甘心做不出來，就自己花錢各種找資源，找人咨詢，前期因為不懂的被人忽悠了錢，還是堅持繼續深入探討）。希望對你有幫助。

審核編輯：黃飛

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