MDIO/MDC(SMI)接口

1. 简介

  The MDIO interface is a simple, two-wire, serial interface to connect a management entity and a managed PHY for the purposes of controlling the PHY and gathering status from the PHY.
   The two lines include the MDC line [Management Data Clock], and the MDIO line [Management Data Input/Output]. The clock is point-to-point, while the data line is a bi-directional multi-drop interface.
   The data line is Tri-state able and can drive 32 devices.

   MDIO接口，MAC与PHY间的管理接口（MII是数据接口），有2根线：时钟线MDC，数据线MDIO（双向）



   MDIO工作流程：
    * Preamle(PRE)       在没有传输数据的空闲状态时，数据线MDIO处于高阻态（一直为1）。
    * Start of Frame(ST) MAC驱动MDIO线，出现一个2bit的开始标识码(01)。
    * Operation Code(OP) MAC驱动MDIO线，出现一个2bit数据来标识是读操作(10)还是写操作(01)。
    * PHY Address(PHYAD) MAC驱动MDIO线，出现一个5bit数据标识PHY的地址。
    * Reg Address(REGAD) MAC驱动MDIO线，出现一个5bitPHY寄存器地址。
    * Turnaround(TA)     写操作的话，MAC驱动MDIO线，出现10
                         读操作的话，MDIO pin of MAC must be put in high-impedance state
                                     在第二个周期，PHY驱动MDIO线，出现0

    * Data               MDIO串行读出/写入16bit的寄存器数据。

    * MDIO恢复成空闲状态，同时MDIO进入高阻状态。


    下面是PHY芯片 BCM5461 的一个例子：


2. PowerPC对MDIO的支持

PowerPC操作MDIO时，涉及以下寄存器:
MIIMCFG  配置寄存器
MIIMCOM  命令寄存器
MIIMADD  地址寄存器
MIIMCON  控制寄存器
MIIMSTAT 状态寄存器
MIIMIND  指示寄存器

以MPC8560举例，这些寄存器在CCSR中的位置如下：






2.1 MIIMCFG：配置寄存器


ResetMgmt：   用于重置MDIO模块
MgmtClockSet：时钟设置，是CCB的 2的n次方之一



2.2 MIIMCOM  命令寄存器


ReadCycle： 0->1 触发MDIO读时序


2.3 MIIMADD  地址寄存器


PHYaddr：PHY地址，共5bit，系统最多联31个PHY（地址0为保留）
REGaddr：寄存器地址，共5bit，一个PHY上最多32个寄存器地址（可以使用shadow value技术，访问更多的寄存器）


2.4 MIIMCON  控制寄存器



PHYcontrol：在写流程时，这里存放要写入寄存器的值


2.5 MIIMSTAT 状态寄存器



PHYstatus：读流程时，PHY reg的内容会放到此

2.6 MIIMIND  指示寄存器


NotVal：若置1，表示读流程结束，可以去读MIIMSTAT
Scan：  若置1，表示扫描流程进行中
Busy：  只有置0时，才能进行新的读写流程



3. linux中MDIO的实现

读写PHY寄存器时通过2个函数

phy_read()和phy_write()，

最终调用
int gfar_local_mdio_read(struct gfar_mii *regs, int mii_id, int regnum)
int gfar_local_mdio_write(struct gfar_mii *regs, int mii_id, int regnum, u16 value)

参数regs就是MDIO相关寄存器：

struct gfar_mii {
    u32 miimcfg;    /* 0x.520 - MII Management Config Register */
    u32 miimcom;    /* 0x.524 - MII Management Command Register */
    u32 miimadd;    /* 0x.528 - MII Management Address Register */
    u32 miimcon;    /* 0x.52c - MII Management Control Register */
    u32 miimstat;   /* 0x.530 - MII Management Status Register */
    u32 miimind;    /* 0x.534 - MII Management Indicator Register */
};

参数mii_id，就是PHY的id
参数regnum，就是寄存器地址


上代码，简单不解释

int gfar_local_mdio_read(struct gfar_mii *regs, int mii_id, int regnum)

{
    u16 value;

    /* Set the PHY address and the register address we want to read */
    gfar_write(&regs->miimadd, (mii_id << 8) | regnum);

    /* Clear miimcom, and then initiate a read */
    gfar_write(&regs->miimcom, 0);
    gfar_write(&regs->miimcom, MII_READ_COMMAND);

    /* Wait for the transaction to finish */
    while (gfar_read(&regs->miimind) & (MIIMIND_NOTVALID | MIIMIND_BUSY))
        cpu_relax();

    /* Grab the value of the register from miimstat */
    value = gfar_read(&regs->miimstat);

    return value;
}

int gfar_local_mdio_write(struct gfar_mii *regs, int mii_id,
              int regnum, u16 value)
{
    /* Set the PHY address and the register address we want to write */
    gfar_write(&regs->miimadd, (mii_id << 8) | regnum);

    /* Write out the value we want */
    gfar_write(&regs->miimcon, value);

    /* Wait for the transaction to finish */
    while (gfar_read(&regs->miimind) & MIIMIND_BUSY)
        cpu_relax();

    return 0;
}